[发明专利]具有双自由度的机械臂和手术机器人

摘要

本发明提供了一种具有双自由度的机械臂和手术机器人，通过第二传动结构的驱动使小臂部件摆动，从而实现相对不动点的伸缩运动；通过第一传动结构的驱动使中臂部件摆动，再通过第一柔性件使器械部件做同样的摆动，从而实现绕不动点的摆动运动，即所述具有双自由度的机械臂实现了伸缩和摆动的双自由度。

主权项

1.一种具有双自由度的机械臂，其特征在于，所述具有双自由度的机械臂包括：支撑结构，第一传动结构，第二传动结构和联动结构；所述支撑结构包括悬吊支撑杆、大臂支撑杆、中臂支撑杆、小臂支撑杆以及器械部件；其中，所述悬吊支撑杆通过第一转轴与所述大臂支撑杆转动连接，所述大臂支撑杆通过第二转轴与所述中臂支撑杆转动连接，所述中臂支撑杆通过第三转轴与所述小臂支撑杆转动连接，所述器械部件包括器械支撑座及布置于所述器械支撑座上的器械安装杆，所述小臂支撑杆通过第四转轴与所述器械支撑座转动连接，所述第一转轴的轴线与第二转轴、第三转轴和第四转轴的轴线垂直；所述第一传动结构用于控制所述中臂支撑杆摆动；所述第二传动结构用于控制所述小臂支撑杆摆动；所述联动结构包括滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆及第三传动结构，其中，所述滑块通过第五转轴与所述大臂支撑杆转动连接，所述第一连杆与所述滑块滑动连接，所述第一连杆的近端侧面经过所述第五转轴，所述第二连杆的近端通过第六转轴与所述中臂支撑杆转动连接，所述第二连杆通过第七转轴与所述第三连杆的近端转动连接，所述第三连杆的远端通过第八转轴与所述小臂支撑杆转动连接，且所述第六转轴、所述第七转轴、所述第八转轴及所述第三转轴的轴心连线为一平行四边形，所述第三传动结构包括，第一转轮、第二转轮、第三转轮、第四转轮及第一柔性件，其中，所述第二转轮通过第九转轴与所述第二连杆转动连接，且所述第二转轮与所述第一连杆的远端固定连接，所述第一转轮通过第四转轴与所述小臂支撑杆转动连接，且所述第一转轮与所述器械支撑座同步转动，所述第二转轮与所述第一转轮的直径相等，所述第三转轮与所述第七转轴连接，所述第四转轮与所述第八转轴连接，所述第三转轮与第四转轮的直径相等，所述第一柔性件分别与所述第一转轮和所述第二转轮套接，并且所述第一柔性件从所述第三转轮和所述第四转轮的远离所述器械部件的一侧通过；所述第二转轴和所述第六转轴的轴心距离，与所述第二转轴和第三转轴的轴心距离之间存在第一比例，所述第一比例被配置为第一比值；所述第七转轴和所述第六转轴的轴心距离，与所述第六转轴和第九转轴的轴心距离之间存在第二比例，所述第二比例被配置为第一比值；所述第九转轴轴心到所述第一连杆的近端侧面之间的垂线段形成一第一线段，所述第四转轴到所述器械安装杆的垂线段形成一第二线段，所述第一线段长度与所述第二线段之间存在第三比例，所述第三比例被配置为第一比值；所述第七转轴位于所述第六转轴和所述第九转轴的轴心形成的第一连线下方，且所述第一连线与所述第六转轴和所述第七转轴的轴心形成的第二连线形成第一夹角，所述第一夹角被配置为第一角度值；所述第六转轴位于所述第二转轴和所述第三转轴的轴心形成的第三连线左侧，且第三连线与所述第二转轴和所述第六转轴的轴心形成的第四连线形成第二夹角，所述第二夹角被配置为第一角度值；一经过第四转轴且平行于所述第一线段的平行线与第二线段之间形成第三夹角，所述第三夹角被配置为第一角度值，且所述平行线顺时针旋转第一角度值后至所述第二线段。