主操作手的重力平衡机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种主操作手的重力平衡机构。
【背景技术】
[0002]主操作手作为遥操作机器人系统实现虚拟现实领域的核心操作输入装置，其直接与操作者接触，因此要求主操作手在满足功能性要求的基础上，满足操作的舒适性、精确性和灵活性要求。这就使得主操作手应满足精度高、质量轻、体积小、可靠度高等要求。
[0003]现有串联结构形式的主操作手存在自身重力无法平衡的情况。当主操作手自身重力无法配平时，操作者在操作主操作手时，必须由操作者来承担或克服主操作手的自身重力，但操作者在长时间负重操作主操作手的情况下，会出现疲劳状态，降低了操作的舒适性、准确性及安全性。
[0004]为了实现主操作手的重力配平，通常采用重物配平的方式。重物配平的基本原理是杠杆平衡原理。虽然重物配平能够实现一定的配平效果，但添加重物会增加主操作手装置本身的重量，重物配平的关节的转动惯量也会随之增加，从而对主操作手的操作准确性、舒适性及安全性造成了不同程度的影响。
[0005]在其他领域也有应用压簧配平的方式实现重力配平，例如专利US7837674B2公开了一种采用压簧结构实现摆动臂运动过程中的重力平衡的装置。但该方式不适用于主操作手的重力配平，其原因在于，压簧的弹性系数较高，压缩行程有限，使得主操作手装置本身的调节范围明显降低，不适用于主操作手的大运动空间调节特性；同时，压簧在压缩过程中，本身处于不平衡状态，极易发生径向侧倾，降低了整体系统的安全性；另外，为了约束压簧运动路径，需要添加导向装置，但是导向装置的添加会增加系统的复杂性，增大摩擦力，不利于减小主操作手的体积与重量，也影响操作惯量与阻力的降低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种主操作手的重力平衡机构，以解决现有技术中实现主操作手重力配平的方式存在的缺陷，提高了主操作手的操作准确性、舒适性及安全性。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种主操作手的重力平衡机构，所述主操作手的重力平衡机构包括:
[0008]支撑部件、摆动部件、悬吊部件以及具备弹性的拉簧配平部件，所述摆动部件的第一端与所述支撑部件转动连接，所述摆动部件的第二端与所述悬吊部件连接，所述拉簧配平部件的第一端连接于所述支撑部件上，所述拉簧配平部件的第二端活动连接于所述摆动部件上。
[0009]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述摆动部件包括主骨架结构，所述主骨架结构的第一端与所述支撑部件转动连接，所述主骨架结构的第二端与所述悬吊部件连接，所述拉簧配平部件的第二端活动连接于所述主骨架结构上。
[0010]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述摆动部件包括主骨架结构及与所述主骨架结构平行设置的副骨架结构，所述拉簧配平部件的第二端活动连接于所述主骨架结构或所述副骨架结构上。
[0011]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述拉簧配平部件为一拉簧，所述拉簧的一端连接于所述支撑部件上，另一端活动连接于所述摆动部件上。
[0012]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述拉簧配平部件包括一柔性连接部件及一拉簧，所述柔性连接部件一端连接于所述支撑部件上，所述拉簧的一端与所述柔性连接部件的另一端连接，所述拉簧的另一端活动连接于所述摆动部件上。
[0013]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，还包括与所述拉簧配平部件的第二端连接的前端位置调节部件，所述拉簧配平部件的第二端通过所述前端位置调节部件活动连接于所述摆动部件上。
[0014]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，还包括连接于所述摆动部件上的后端位置调节部件，所述柔性连接部件绕过所述后端位置调节部件与所述拉簧连接。
[0015]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述后端位置调节部件上装配有丝轮结构，所述柔性连接部件绕过所述丝轮结构与所述拉簧连接。
[0016]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，所述拉簧配平部件包括一柔性连接部件及一拉簧，所述拉簧的一端连接于所述支撑部件上，所述柔性连接部件的一端与所述拉簧的另一端连接，所述柔性连接部件的另一端活动连接于所述摆动部件上。
[0017]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，还包括位于支撑部件的中间位置调节部件，所述柔性连接部件绕过所述中间位置调节部件与所述拉簧连接。
[0018]可选的，在所述的主操作手的重力平衡机构中，还包括小臂杆件结构，与所述悬吊部件转动连接。
[0019]在本发明所提供的主操作手的重力平衡机构中，所述主操作手的重力平衡机构包括支撑部件、摆动部件、悬吊部件以及具备弹性的拉簧配平部件，所述摆动部件的第一端与所述支撑部件转动连接以构成转动支点，所述摆动部件的第二端与所述悬吊部件连接，所述拉簧配平部件的第一端连接于所述支撑部件上，所述拉簧配平部件的第二端活动连接于所述摆动部件上，通过调节所述拉簧配平部件的第二端在所述摆动部件上的位置，抵消悬吊于支撑部件上的摆动部件、拉簧配平部件、悬吊部件及悬吊部件之后连接的结构等部件的重力所做的功，以配平所述主操作手的重力，在主操作手运动过程中，重力势能与弹性势能之和保持不变；进一步对拉簧配平部件的调整，以抵消主操作手受到负载变化导致重力做功的变化，从而实现主操作手的重力再次配平。相比采用重物配平的方式，拉簧配平部件的重量较轻，较为有效的提高了应用主操作手装置的配平能力及负载能力，操作准确性、舒适性及安全性。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例一中主操作手的重力平衡机构的结构示意图；
[0021]图2是本发明实施例一中所述悬吊部件与摆动部件转动连接的结构示意图；
[0022]图3是本发明实施例一中所述悬吊部件与摆动部件固定连接的结构示意图；
[0023]图4a?图4c是本发明实施例二中主操作手的重力平衡机构的几种结构示意图。
[0024]图中，支撑部件-1、摆动部件-2 ;主骨架结构-20 ;副骨架结构-21 ;悬吊部件-3、拉簧配平部件-4 ;拉簧-40 ;柔性连接部件-41 ;前端位置调节部件_5 ;后端位置调节部件_6 ;中间位置调节部件-7，转轴结构_201，203，211，213 ;小臂杆件结构_8。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的主操作手的重力平衡机构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0026]在具体说明本发明之前，在此先说明本发明之主要原理与思想，本申请主要根据做功相等原理，通过对拉簧配平部件的配置来抵消主操作手中摆动部件、拉簧配平部件、悬吊部件及悬吊部件之后连接的结构等部件的重力所做的功，实现