[发明专利]一种可实现定位调姿的多自由度冗余机械臂

说明书

本发明涉及一种可实现定位调姿的多自由度冗余机械臂，包括机械臂定位调姿机构和机械臂末端调姿机构，其中机械臂末端调姿机构包括关节连接板、末端移动关节和末端调姿关节，所述关节连接板安装于所述机械臂定位调姿机构末端，所述末端移动关节包括移动驱动装置、关节架体和移动传动组件，所述关节架体与所述关节连接板滑动连接并通过所述移动驱动装置驱动移动，并且所述移动驱动装置通过所述移动传动组件传递转矩，所述关节架体下端设有末端调姿关节，且所述末端调姿关节与末端设备连接。本发明通过自由度的合理配置以及通过添加冗余自由度实现了机械臂大空间范围调姿运动，同时还可以在确定末端设备中心的条件下实现设备调整，从而实现定位调姿。

技术领域

本发明涉及医疗机器人领域，具体地说是一种可实现定位调姿的多自由度冗余机械臂。

背景技术

X射线成像、血管造影机、放射线治疗等医疗装备是现代医学中的常规诊断治疗装备，这些装备都包括发射设备和探测设备，并且现有这些医疗装备机构形式大多是复合一体结构，可保证设备简单可靠，但这也导致其缺少灵活度等问题。另外在临床治疗中经常需要对发射设备或者探测设备进行大范围的移动并进行灵活的姿态调整，并且由于人体各个组织器官位置不同，某些检测设备在确定设备中心的条件下还需要实时调整检测点的位置和高度，例如用于DSA造影的限束器控制X射线管输出射线的照射视野，以便在能够满足X射线成像和诊断的前提下减少不必要的剂量，但视野范围需要实时调整以针对不同的检测位置，现有技术中的医疗仪器设备吊挂和托举装置都难以满足上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现定位调姿的多自由度冗余机械臂，本发明通过自由度的合理配置以及通过添加冗余自由度实现了机械臂大空间范围调姿运动，同时还可以在确定末端设备中心的条件下实现设备调整，从而实现定位调姿。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种可实现定位调姿的多自由度冗余机械臂，包括机械臂定位调姿机构和机械臂末端调姿机构，其中机械臂末端调姿机构包括关节连接板、末端移动关节和末端调姿关节，所述关节连接板安装于所述机械臂定位调姿机构末端，所述末端移动关节包括移动驱动装置、关节架体和移动传动组件，所述关节架体与所述关节连接板滑动连接并通过所述移动驱动装置驱动移动，并且所述移动驱动装置通过所述移动传动组件传递转矩，所述关节架体下端设有末端调姿关节，且所述末端调姿关节与末端设备连接。

所述机械臂定位调姿机构包括机械臂定位组件和调姿关节组件，其中机械臂定位组件设有移动座，调姿关节组件上端固装于所述移动座上、下端与所述关节连接板固连。

所述机械臂定位组件包括架体、X向移动机构和Y向移动机构，其中所述架体内设有移动架，且所述移动架通过所述X向移动机构驱动沿着X向移动，所述移动架内设有所述移动座，且所述移动座通过所述Y向移动机构驱动沿着Y向移动。

所述架体包括两侧的侧梁，且所述移动架两端分别与对应侧的侧梁滑动连接，所述X向移动机构包括X向驱动装置、X向齿轮和X向齿条，其中X向驱动装置设于所述移动架一侧，X向齿条设于与X向驱动装置同侧的侧梁上，X向齿轮安装于X向驱动装置的输出轴上并与所述X向齿条啮合。

所述移动架包括前后两侧的支撑梁，且所述移动座两端分别与对应侧的支撑梁滑动连接，所述Y向移动机构包括Y向驱动装置、Y向齿轮和Y向齿条，其中Y向驱动装置设于所述移动座一侧，Y向齿条设于与所述Y向驱动装置同侧的支撑梁上，Y向齿轮安装于Y向驱动装置的输出轴上并与所述Y向齿条啮合。

所述架体上设有X向拖链和Y向拖链；所述架体上侧设有顶板。

所述移动驱动装置固装于所述关节连接板上，所述关节架体中部设有开槽，且所述移动驱动装置置于所述开槽中，所述移动传动组件包括齿轮和齿条，其中所述齿条设于所述关节架体上，所述齿轮安装于所述移动驱动装置的输出轴上并与所述齿条啮合。