[发明专利]机械臂、机器人、工业生产系统及机器人控制方法

说明书

本公开提供了一种机械臂、机器人、工业生产系统及机器人控制方法，机械臂包括动平台、静平台以及与动平台和静平台分别连接的至少三条支链，支链包括连接杆和与连接杆连接的移动杆，连接杆与静平台转动连接，移动杆与动平台转动连接；机械臂还包括旋转驱动组件，连接杆设有与旋转驱动组件相连的连接支点，旋转驱动组件以连接支点为力作用点驱动连接杆围绕第一旋转轴线旋转，连接支点设置在连接杆的两端之间，连接支点位于连接杆的两端之间，即该连接支点位于连接杆的非端部，使得支链的自重、动平台以及负载重力所产生的不平衡力矩因连接支点位于非端部，得以部分或全部平衡。

技术领域

本公开涉及医疗器械或工业设备技术领域，尤其涉及一种机械臂、机器人、工业生产系统及机 器人控制方法。

背景技术

微创手术的诞生在很大程度上克服了传统外科手术存在伤口大、出血量大、并发症多以及手术 风险大等缺陷。通过手术机器人辅助医生进行微创手术能够使得微创手术操作更精确和稳定，大大提 高了手术的安全性。微创手术因为近年来的迅猛发展正逐步获得医务人员与患者的青睐，成为目前医 学研究与临床应用的新领域。

手术机器人主要包括被动臂、主动臂以及执行组件，被动臂安装在支撑立柱上，主动臂安装在 被动臂的前端，执行组件安装在主动臂的前端。手术过程中，医生通过操作台来控制被动臂和主动臂， 达到控制执行组件进行手术操作的目的。

虽然手术机器人为医务人员进行手术操作带来了极大的便利，然而，传统的手术机器人在临床 表现上仍然存在诸多的局限性，无法完全满足使用要求。例如被动臂及主动臂通常为串联结构，存在 误差逐级递增、刚度以及精度相对较低的缺陷，并且存在受力差以及在大负载时结构复杂能耗高等问 题。再例如，主动臂采用六支链并联臂，类似于Stewart平台，存在动平台的运动范围小，易干涉；自 重大，受力差，在大负载时结构复杂能耗高等问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种具有至少三条支链并联的机械臂以及具有该机械臂的机器人，解决 现有技术中存在的至少一个技术问题。虽然前面列举了现有技术中存在的多个问题，但是并不意味着 本公开的技术方案必须同时解决上述所有问题。

为了实现上述目的，本公开提供如下技术方案：

本公开的一个方面，提供一种机械臂，所述机械臂包括动平台、静平台以及与所述动平台和所 述静平台分别连接的至少三条支链，所述支链包括连接杆和与所述连接杆连接的移动杆，所述连接杆 与所述静平台转动连接，所述移动杆与所述动平台转动连接；所述机械臂还包括旋转驱动组件，所述 连接杆设有与所述旋转驱动组件相连的连接支点，所述旋转驱动组件以所述连接支点为力作用点驱动 所述连接杆围绕第一旋转轴线旋转，所述连接支点设置在所述连接杆的两端之间。

本实施例提供的并联结构的机械臂，通过将连接支点设置在连接杆的两端之间，使得支链的自 重、动平台以及负载重力所产生的不平衡力矩因连接支点位于非端部，得以部分或全部平衡，实现了 通过自身重力补偿的方式实现至少一部分的自重力平衡；另一方面，在通过旋转驱动组件补偿重力情 况下，减小了旋转驱动组件的输出力臂，从而减小了输出力矩；因此，降低了旋转驱动组件在自身重 力补偿上的损耗，进而提高机械臂的负载能力。

本公开一示例性实施例，所述连接支点设置在所在连接杆的中点与连接杆远离动平台一端之间。 如此设置，通过将连接支点设置为相对远离动平台，避免动平台和静平台之间距离太小，导致两者之 间发生干涉，同时避免机械臂的外形尺寸过大。在实现部分重力自平衡的情况下，进一步避免支链后 端与静平台之间的干涉。