[发明专利]支链组件、并联操作臂、主操作手、操控台以及机器人

说明书

本发明提供一种支链组件、并联操作臂、主操作手、操控台以及机器人，所述支链组件包括支链和设置在所述支链上的驱动组件，所述支链包括连接支架和能够相对于所述连接支架移动的移动支杆，所述连接支架上设置有驱动组件，所述驱动组件包括与连接支架固定连接的定子以及与所述移动支杆连接的动子。所述支链包括设置在所述连接支架上的铰接支点，所述动子与移动支杆能够在所述连接支架上相对于所述铰接支点沿相反的方向移动，以能够实现自重力动态平衡效果。

技术领域

本发明涉及遥操作机器人技术领域，具体涉及一种支链组件、以及包括该支链组件的并联操作臂、主操作手、操控台以及机器人。

背景技术

遥操作机器人通常包括操作端和执行端(也称从动端)。在遥操作机器人系统中，主操作手作为操作者与机器人之间的交互设备，向从动端传递操作者给出的位姿、速度等信息，同时也可向操作者传递从动端受到的力/力矩等环境信息，让操作者直观感受到执行端接收的力的信息，使其具有操作临场感，可及时对从动端系统的运动做有效的控制和干预。由于遥操作机器人的上述特性，使得其用作手术机器人在医疗服务领域的优势日益凸显。

在手术机器人中，主操作手是医生与从动端机械臂之间传递信息的载体，要求其具备更多的自由度，以辅助医生进行精准的操作，并且要求其能够精准地反馈从动端的受力情况，以使医生有操作沉浸感。

主操作手通常包括手柄和操作臂，而操作臂的类型主要包括三自由度并联机构、用在达芬奇手术机器人中的六自由度串联机构以及两者结合的混联机构。三自由度并联主操作手结构简单、布线方便，能够能实现力反馈，但只有3个平动自由度，无法进行姿态控制，无法满足运动自由度需求。六自由度串联主操作手的结构小巧，但是内部设有繁杂的电缆，提高了制造和装配成本，同时也会降低设备的使用寿命，此外，其串联结构不利于实现力反馈。混联主操作手可提供至少四个自由度，但其布线复杂，实现困难。

此外，主操作手自身的重力会影响操作者对力反馈真实性的感知，如果不对主操作手的重力进行补偿，操作者感受到的将是主操作手自身重力和反馈力的合力。此外，操作者长时间操作主操作手，如果不对主操作手的重力进行补偿，肌肉会感到疲劳，降低操作沉浸感。

发明内容

本发明的主要发明目的之一在于提供一种支链组件、包括该支链组件的并联操作臂、主操作手及机器人，所述支链组件能够实现至少部分自重力动态平衡效果。

针对上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的一方面，提供一种支链组件，所述支链组件可包括支链和设置在所述支链上的驱动组件，所述支链包括连接支架和能够相对于所述连接支架移动的移动支杆，所述连接支架上设置有所述驱动组件，所述驱动组件包括与连接支架固定连接的定子以及与所述移动支杆连接的动子。所述支链包括设置在所述连接支架上的铰接支点，所述动子与移动支杆能够在所述连接支架上相对于所述铰接支点沿相反的方向移动，所述动子在所述连接支架上移动时，所述动子的重力相对于铰接支点的力矩发生变化，以通过杠杆原理使所述支链组件动态地平衡其至少一部分自身的重力。

所述驱动组件的动子可通过传动机构连接到所述移动支杆，所述传动机构具有沿相反方向运动的第一运动部和第二运动部，所述第一运动部与所述第二运动部联动，所述动子与所述第一运动部相连，所述移动支杆与所述第二运动部相连，以实现动子与移动支杆之间的联动。

所述驱动组件的所述动子可通过传动机构连接到所述移动支杆，所述传动机构可包括：两个转轮，固定地安装在所述连接支架的两端；以及传送带/ 链，缠绕在所述两个转轮上，其中，所述动子和所述移动支杆分别固定地连接到所述传送带/链的沿相反的方向移动的两侧。

所述支链上可设置有感测所述驱动组件的动子的移动距离的位移传感器。