[实用新型]一种全主动七自由度姿态冗余型主操作手

说明书

一种全主动七自由度姿态冗余型主操作手，它涉及机器人技术领域。本实用新型为解决现有主操作手以被动形式为主，难以达到高度精准的要求，被动主操作手自身不存在动力驱动，无法实现主动运动来对应新的位置和姿态的问题。本实用新型包括固定座、肩部关节、大臂机构、水平连杆、姿态冗余连杆、姿态偏摆连杆、姿态俯仰连杆和回转手柄，肩部平摆电机的外壳体与固定座固接，大臂机构的前端与水平电机的外壳体固接，水平连杆的前端与冗余电机的外壳体固接，姿态冗余连杆的另一端与偏摆电机的外壳体固接，姿态偏摆连杆的另一端与俯仰电机的外壳体固接，姿态俯仰连杆的另一端与回转电机的外壳体固接。本实用新型用于医疗器械。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种全主动七自由度姿态冗余型主操作手。

背景技术

机器人在人们生产生活中的应用越来越广泛，多为主从式遥操作结构，人员操作主操作手，通过远程通信和计算机控制从端机构的运动，操作人员与操作目标之间不再有地理上的限制，使操作人员远离危险或不适宜的环境。同时，这种主从式遥操作结构通过软件消除操作人员直接操作器械带来抖动，进而降低医生的操作失误率，提高了精确性、稳定性和安全性。此外，操作人员可以坐在舒适、宜人的控制台上进行操作，极大地降低了疲劳感。

现有的主操作手以被动形式为主，即以人员拖动运动主操作手运动，实现主从对应，其重力平衡的方式也以机械机构如：通过加入配重的方式使关节的重心位于旋转中心来实现关节结构的自平衡，这样就使整体结构的惯量成几倍的增加，这样就很难达到高度精准的机器人系统的要求。

另外也是最重要的一点是：被动主操作手不能够实现主从控制系统的“二次映射”的要求，所谓“二次映射”在腹腔镜手术系统中表现为手术进行中医生的频繁切换从端设备时，主操作手能够主动运动来对应新的位置和姿态，被动主操作手自身不存在动力驱动，也就无法实现这一重要步骤。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有主操作手以被动形式为主，难以达到高度精准的要求，被动主操作手自身不存在动力驱动，无法实现主动运动来对应新的位置和姿态的问题，进而提出一种全主动七自由度姿态冗余型主操作手。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种全主动七自由度姿态冗余型主操作手包括固定座、肩部平摆电机、肩部俯仰电机、肩部关节、大臂机构、水平连杆、姿态冗余连杆、姿态偏摆连杆、姿态俯仰连杆、回转手柄、肩部齿轮箱、水平电机、冗余电机、偏摆电机、俯仰电机和回转电机，肩部平摆电机的外壳体与固定座固接，肩部平摆电机的输出轴与肩部关节的后端固接，肩部关节的前端与肩部齿轮箱的外壳体固接，肩部齿轮箱的输入轴与肩部俯仰电机的输出轴固接，肩部齿轮箱的输出轴与大臂机构的后端固接，大臂机构的前端与水平电机的外壳体固接，水平电机的输出轴与水平连杆的后端固接，水平连杆的前端与冗余电机的外壳体固接，冗余电机的输出轴与姿态冗余连杆的一端固接，姿态冗余连杆的另一端与偏摆电机的外壳体固接，偏摆电机的输出轴与姿态偏摆连杆的一端固接，姿态偏摆连杆的另一端与俯仰电机的外壳体固接，俯仰电机的输出轴与姿态俯仰连杆的一端固接，姿态俯仰连杆的另一端与回转电机的外壳体固接，回转电机的输出轴与回转手柄固接。

本实用新型与现有技术相比包含的有益效果是：

1、本实用新型的主操作手通过动力驱动，同时各关节均可自主进行主动运动，实现了整体结构动力驱动的重力自平衡。

2、本实用新型能够确保操作人员不会因为操作主操作手而带来疲劳和对主从系统的精度的影响。

3、本实用新型实现和确保精准的主从操作“二次映射”重要功能的要求，主操作手能够主动运动来保持某一姿态和对应新的位置与姿态。

4、本实用新型实现了七个自由度的运动，从而实现主操作手的主动运动，并能够实现主操作手运动空间内任意位置和姿态时能够保持平衡状态，在主从控制需要时，主操作手能够主动运动以对应从端的位置和姿态，即主操作手对应从端结构的状态。