专利名称：三轴交汇式姿态主手机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是ー种机器人，具体地说是微创手术机器人。
背景技术：
微创手术机器人以其独有的优点和新型的手术治疗方式得到了广泛的应用，微创 手术机器人系统一般采用主从操作方式，而微创手术机器人的手指部分具有俯仰、偏转、横
滚三个自由度。
发明内容本实用新型的目的在于提供操作灵活、采集精确、结构简单的三轴交汇式姿态主手机构。本实用新型的目的是这样实现的本实用新型三轴交汇式姿态主手机构，其特征是包括俯仰机构、横滚机构、偏转机构；俯仰机构包括俯仰编码器、俯仰支架、俯仰旋转器、俯仰旋转轴，俯仰编码器固定在俯仰支架上，俯仰旋转器连接俯仰支架，俯仰旋转轴穿过俯仰旋转器、俯仰支架并与俯仰编码器相连；横滚机构包括横滚连接板、横滚支架、横滚编码器、横滚旋转器、横滚旋转轴，横滚连接板连接横滚支架，横滚编码器固定在横滚支架上，横滚旋转器连接横滚支架，横滚旋转轴穿过横滚旋转器、横滚支架并与横滚编码器相连；偏转机构包括偏转连接板、偏转支架、操作手柄、偏转旋转轴、偏转编码器，偏转连接板连接偏转支架，偏转编码器固定在偏转支架上，偏转旋转轴一端连接操作手柄、另一端穿过偏转支架并与偏转编码器相连。本实用新型还可以包括I、所述的横滚连接板连接俯仰旋转器,偏转连接板连接横滚旋转器。2、俯仰旋转轴、横滚旋转轴、偏转旋转轴的轴线交于一点。3、还包括俯仰阻尼片、横滚阻尼片、俯仰预紧弹簧、俯仰预紧螺母、横滚预紧弹簧、横滚预紧螺母，俯仰阻尼片安装在俯仰支架和俯仰旋转器之间，横滚阻尼片安装在横滚支架和横滚旋转器之间；俯仰预紧螺母安装在俯仰旋转轴端部，俯仰预紧弹簧安装在俯仰预紧螺母和俯仰旋转器之间，横滚预紧螺母安装在横滚旋转轴端部，横滚预紧弹簧安装在横滚预紧螺母和横滚旋转器之间。本实用新型的优势在于I、本实用新型结构简单，可以采集俯仰、横滚、偏转三个自由度的纯姿态角度值。2、本实用新型的俯仰、横滚、偏转轴线交与一点，使操作人员操作更加方便。3、本实用新型运动灵活，可采集大角度值，三个自由度都可以达到360°。4、本实用新型采用绝对编码器进行数据采集，不需要调零处理，更加精确。5、本实用新型具有自锁功能。6、本实用新型应用广泛，作为主动控制设备可以广泛应用于多行业技术领域的主从控制系统中。
图I为本实用新型的整体机构图；图2为本实用新型的俯仰机构示意图；图3为本实用新型的横滚机构示意图；图4为本实用新型的偏转机构示意图。
具体实施方式
以下结合附图举例对本实用新型做更详细地描述 ·[0022]结合图I 4，本实用新型主要由俯仰机构I、横滚机构2、偏转机构3组成。俯仰机构I有以下几部分组成如图2所示俯仰编码器1-1、俯仰编码器连接件1-2、俯仰支架1-3、俯仰阻尼片1-4、俯仰紧定螺钉1-5、俯仰旋转器1-6、俯仰预紧垫片1-7、俯仰预紧螺母
1-8、俯仰旋转轴1-9、俯仰预紧弹簧1-10。横滚机构2有以下几部分组成如图3所示横滚连接板2-1、横滚支架2-2、横滚紧定螺母2-3、横滚旋转轴2-4、横滚预紧垫片2-5、横滚预紧弹簧2-6、横滚紧定螺钉2-7、横滚阻尼片2-8、横滚旋转器2-9、横滚编码器连接件2-10、横滚编码器2-11。偏转机构3有以下几部分组成如图4所示偏转连接板3-1、偏转支架3-2、操作手柄3-3、偏转旋转轴3-4、偏转编码器3-5、偏转编码器连接件3-6、偏转端盖3_7。结合图I、图2所示，俯仰编码器1-1用螺钉固定在俯仰编码器连接件1-2上，俯仰编码器连接件1-2用螺钉固定在俯仰支架1-3上，保持俯仰编码器1-1机械框架与底座相对静止。俯仰旋转轴1-9与俯仰编码器1-1采用间隙配合，用紧定螺钉进行固定，保持俯仰旋转轴1-9与俯仰编码器1-1轴的一致性。在俯仰旋转轴1-9上与俯仰旋转器1-6的接触位置处做两个垂直的平面，用俯仰紧定螺钉1-5紧定，使俯仰旋转器1-6与俯仰旋转轴1-9不会产生相对旋转。由于俯仰预紧弹簧1-10产生的预紧力，阻止俯仰旋转器1-6的轴向滑动，并由于俯仰阻尼片1-4在俯仰支架1-3与俯仰旋转器1-6之间产生阻尼，来克服转动ー定俯仰角度时横滚机构2和偏转机构3的重力，起到自锁作用，阻尼的大小通过俯仰预紧螺母1-8来调节。结合图I、图3所示，横滚连接板2-1与俯仰机构I连接为一体，这样转动横滚机构2时，带动俯仰旋转器1-6的转动，从俯仰编码器1-1的输出得到俯仰角度。用螺钉把横滚编码器2-11用横滚编码器连接件2-10固定在横滚支架2-2上，保持横滚编码器2-11机械框架与横滚支架2-2相对静止。横滚旋转轴2-4与横滚编码器2-11采用间隙配合，用紧定螺钉进行固定，保持横滚旋转轴2-4与横滚编码器2-11轴的一致性。在横滚旋转轴2-4上与横滚旋转器2-9的接触位置做两个垂直的平面，用横滚紧定螺钉2-7紧定，使横滚旋转器
2-9与横滚旋转轴2-4不产生相对旋转。由于横滚预紧弹簧2-6产生的预紧力，阻止横滚旋转器2-9的轴向滑动,并由于横滚阻尼片2-8的作用,在横滚支架1-3与横滚旋转器1-6之间产生阻尼，来克服转动一定俯仰角度时偏转机构3的重力，起到自锁作用，阻尼的大小通过横滚预紧螺母2-3来调节。结合图I、图4所示，偏转连接板3-1和横滚机构2连接为一体，这样转动偏转机构3时，带动横滚旋转器2-9的转动，从横滚编码器2-11的输出得到横滚角度。用螺钉把偏转编码器3-5用偏转编码器连接件3-6固定在偏转支架3-2上，保持偏转编码器3-5机械框架与偏转支架3-2相对静止。偏转旋转轴3-4与偏转编码器3-5采用间隙配合，用紧定螺钉进行固定，保持偏转旋转轴3-4与偏转编码器3-5轴的一致性。把偏转旋转轴24嵌入偏转支架3-2里，并用偏转端盖3-7固定。当转动操作手柄3-3吋，带动偏转编码器3-5的旋转，从偏转编码器3-6的输出得到偏转角度。结合图I所示，当操作者操作操作手柄3-3时，带动俯仰编码器1-1、横滚编码器2-11、偏转编码器3-6的转动，得到俯仰、横滚、偏转三个自由度的姿态值，由于俯仰编码器1-1、横滚编码器2-11、偏转编码器3-6的轴线交与操作手柄3-3的中心点，操作者在获取姿态值时操作手柄3-3的位置不会改变，使操作更加方便。
权利要求1.三轴交汇式姿态主手机构，其特征是包括俯仰机构、横滚机构、偏转机构；俯仰机构包括俯仰编码器、俯仰支架、俯仰旋转器、俯仰旋转轴，俯仰编码器固定在俯仰支架上，俯仰旋转器连接俯仰支架，俯仰旋转轴穿过俯仰旋转器、俯仰支架并与俯仰编码器相连；横滚机构包括横滚连接板、横滚支架、横滚编码器、横滚旋转器、横滚旋转轴，横滚连接板连接横滚支架，横滚编码器固定在横滚支架上，横滚旋转器连接横滚支架，横滚旋转轴穿过横滚旋转器、横滚支架并与横滚编码器相连；偏转机构包括偏转连接板、偏转支架、操作手柄、偏转旋转轴、偏转 编码器，偏转连接板连接偏转支架，偏转编码器固定在偏转支架上，偏转旋转轴一端连接操作手柄、另一端穿过偏转支架并与偏转编码器相连。
2.根据权利要求I所述的三轴交汇式姿态主手机构，其特征是所述的横滚连接板连接俯仰旋转器，偏转连接板连接横滚旋转器。
3.根据权利要求I或2所述的三轴交汇式姿态主手机构，其特征是俯仰旋转轴、横滚旋转轴、偏转旋转轴的轴线交于一点。
4.根据权利要求I或2所述的三轴交汇式姿态主手机构，其特征是还包括俯仰阻尼片、横滚阻尼片、俯仰预紧弹簧、俯仰预紧螺母、横滚预紧弹簧、横滚预紧螺母，俯仰阻尼片安装在俯仰支架和俯仰旋转器之间，横滚阻尼片安装在横滚支架和横滚旋转器之间；俯仰预紧螺母安装在俯仰旋转轴端部，俯仰预紧弹簧安装在俯仰预紧螺母和俯仰旋转器之间，横滚预紧螺母安装在横滚旋转轴端部，横滚预紧弹簧安装在横滚预紧螺母和横滚旋转器之间。
5.根据权利要求3所述的三轴交汇式姿态主手机构，其特征是还包括俯仰阻尼片、横滚阻尼片、俯仰预紧弹簧、俯仰预紧螺母、横滚预紧弹簧、横滚预紧螺母，俯仰阻尼片安装在俯仰支架和俯仰旋转器之间，横滚阻尼片安装在横滚支架和横滚旋转器之间；俯仰预紧螺母安装在俯仰旋转轴端部，俯仰预紧弹簧安装在俯仰预紧螺母和俯仰旋转器之间，横滚预紧螺母安装在横滚旋转轴端部，横滚预紧弹簧安装在横滚预紧螺母和横滚旋转器之间。
专利摘要本实用新型的目的在于提供三轴交汇式姿态主手机构，包括俯仰机构、横滚机构、偏转机构；俯仰机构包括俯仰编码器、俯仰支架、俯仰旋转器、俯仰旋转轴，横滚机构包括横滚连接板、横滚支架、横滚编码器、横滚旋转器、横滚旋转轴，偏转机构包括偏转连接板、偏转支架、操作手柄、偏转旋转轴、偏转编码器，横滚连接板连接俯仰旋转器，偏转连接板连接横滚旋转器。本实用新型结构简单，可以采集俯仰、横滚、偏转三个自由度的纯姿态角度值，俯仰、横滚、偏转轴线交与一点，使操作人员操作更加方便，可采集大角度值，三个自由度都可以达到360°。
文档编号B25J15/00GK202753153SQ20122030549
公开日2013年2月27日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者于凌涛, 乔兴旺, 王正雨, 于鹏, 王涛, 宋华健, 孙立强, 张宝玉, 安清华, 晋喜 申请人:哈尔滨工程大学