[发明专利]一种铰链带连接的三维控弯机械臂

权利要求书

1.一种铰链带连接的三维控弯机械臂，包括：远端工具、近端控制器及位于远端工具及近端控制器之间的传输系统；其中所述近端控制器的三维运动通过传输系统传输至所述远端工具，使得所述远端工具重现所述近端控制器的三维运动；所述传输系统包括至少两个铰链带，所述铰链带的第一端固定连接在所述近端控制器上，所述铰链带的第二端与一组钢丝的近端连接，该组钢丝的远端与所述远端工具连接，使得铰链带的第二端的倾斜运动带动所述一组钢丝的相对运动，进而带动所述远端工具弯曲；

所述机械臂近端的旋转角度与其远端的旋转角度成比例，该比例位于0.1至10之间；

所述传输系统包括固定框架，其中近端控制器与所述固定框架的近端连接，所述远端工具与所述固定框架的远端连接；每个铰链带的所述第二端与一个枢转连接件连接，所述枢转连接件可枢转转动地安装在固定框架上，从而铰链带的第二端可相对于固定框架枢转转动；

每个所述枢转连接件与两根钢丝的近端连接，与一个铰链带通过一个枢转连接件相连的两个钢丝为一组钢丝，一组钢丝的远端延伸并在第一方向上固定在远端工具的相对侧，另一组钢丝在与所述第一方向垂直的第二方向上相对设置在远端工具的相对侧；其中一个铰链带的第二端的倾斜运动带动与该铰链相连的所述枢转连接件旋转，进而带动与该所述枢转连接件连接的一组钢丝的相对运动，使得一组钢丝控制远端工具在第一方向、或第二方向上弯曲；当两个铰链带均发生倾斜运动时，两组钢丝均发生相对运动时，最终远端工具受两个弯曲力的共同作用而在第一方向和第二方向之间的方向上弯曲；

所述铰链带为长条片状，具有上表面、下表面及纵轴，所述纵轴及垂直于其上下表面的方向确定的平面为卷曲平面，所述铰链带在所述卷曲平面内的任意方向上可弯曲，在非卷曲平面内的方向是刚性的，使得所述铰链带与近端控制器前端相连的第一端在非卷曲平面内的方向上的任何倾斜运动可传递至第二端使得所述第二端进行相应的倾斜运动，铰链带的第二端的倾斜运动带动与该铰链带相连的所述枢转连接件枢转，所述枢转连接件的枢转带动与其相连的两个钢丝产生相对运动，使得所述远端工具发生相应的弯曲。

2.根据权利要求1所述的铰链带连接的三维控弯机械臂，所述比例为3。

3.根据权利要求1所述的铰链带连接的三维控弯机械臂，所述铰链带的数量为两个，所述两个铰链带的第一端彼此正交地固定在所述近端控制器的前端。

4.根据权利要求1所述的铰链带连接的三维控弯机械臂，所述枢转连接件包括旋转固定在固定框架上的转盘、与所述转盘固定连接的连接端、与转盘固定连接的转动件、与转动件枢转连接的钢丝固定臂，所述钢丝固定臂通过转动件上的枢转轴与转动件连接；所述铰链带的第二端与所述枢转连接件的连接端所述连接端固定连接；所述钢丝固定臂上设置沿着其纵轴的滑动槽，固定穿线块穿过所述滑动槽与固定框架固定连接，所述固定穿线块中设置供所述钢丝滑动穿过的槽；所述转动件包括与所述固定框架枢转连接的连接件；所述钢丝穿过固定穿线块中的槽，所述钢丝的近端固定连接在钢丝固定臂的近端；所述转盘的连接端与铰链带的第二端固定连接，铰链带的第二端的倾斜运动带动转盘发生旋转，转盘的旋转带动转动件枢转，转动件枢转带动与之相连的两个钢丝固定臂跟着旋转，固定在一对钢丝固定臂近端的一对钢丝的近端发生相对运动，一对钢丝在彼此的固定穿线块的槽中发生相对方向的滑动，带动远端工具进行弯曲。

5.根据权利要求4所述的铰链带连接的三维控弯机械臂，固定穿线块和滑动槽的限制，限定了钢丝固定臂的弯曲最大角度，一组钢丝固定臂弯曲到最大角度时，其中一个固定臂的滑动槽的近端与固定穿线块接触，另一个固定臂的滑动槽的远端与固定穿线块接触。

6.根据权利要求5所述的铰链带连接的三维控弯机械臂，所述转动件为等腰三角形，其中与所述钢丝固定臂枢转连接的所述枢转轴设置在等腰三角形的两个底角处，与所述固定框架枢转连接的连接件设置在等腰三角形的顶角处。