[发明专利]主操作手的重力平衡机构

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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。

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：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。