一种持械机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种持械机械臂，持械机械臂包括若干个前后连接的关节单元，关节单元包括壳体以及共轴线设置在壳体内部的球形头部以及锁紧机构。本发明专利技术通过球形头部与壳体的装配关系实现持械机械臂的任意长度组合，并且通过锥形顶块与膨胀块的位置关系对球形头部施加压力，调节球形头部与壳体内壁之间的摩擦力，从而控制持械机械臂具有自由状态、阻尼状态和锁紧状态，方便持械机械臂精准且自由调节。持械机械臂整体结构设置简单且连接使用方便，有效降低固定关节的成本需要。效降低固定关节的成本需要。效降低固定关节的成本需要。

【技术实现步骤摘要】
一种持械机械臂


[0001]本专利技术属于医疗器械
，特别涉及一种持械机械臂。

技术介绍

[0002]随着机器人的快速发展，各种手术器械的固定装置也不断涌现，而其中，采用蛇形关节对手术器械进行固定的装置也越来越普遍。蛇形关节可以实现平面扭转和空间扭转，根据医生的要求实现手术器械的大范围、大角度的调整，以适应手术要求，减少手术人力要求，提高手术的可靠性和安全性。
[0003]然而，目前用于医疗器械的蛇形关节存结构复杂，零部件多，装配繁琐的缺点。例如公告号为US 6817974 B2的美国专利提出了一种蛇形关节，关节间通过了一种类短连杆的结构连接，其通过不同的排布方式可实现空间的扭转运动，但是在弯曲扭转过程中，存在运动精度低，结构复杂、成本高的缺点。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种持械机械臂，提供高运动精度、结构简单、成本低廉的蛇形固定关节。
[0005]为了实现上述目的，本申请技术方案如下：
[0006]一种持械机械臂，所述持械机械臂包括若干个前后连接的关节单元，所述关节单元包括壳体以及共轴线设置在壳体内部的球形头部以及锁紧机构；
[0007]所述壳体为内部中空的圆柱体形，并且壳体的底部向内凹陷形成半球形槽，所述壳体的顶部设有连通中空内部的旋转口，所述壳体靠近旋转口一侧的外壁向内弯曲使中空内部的顶部构成半球形空间；
[0008]所述球形头部包括内部中空且底部开口的旋转球体，所述旋转球体的外径与所述半球形空间的直径相匹配，且所述旋转球体位于半球形空间内，所述旋转球体的顶部设有凸杆，且所述凸杆由旋转口延伸出半球形空间后与前一关节单元的壳体的半球形槽固定，且旋转口的口径大于凸杆的杆径；
[0009]所述锁紧机构包括锥形顶块和多块膨胀块，所述多块膨胀块活动装配在球形头部内部，所述多块膨胀块组合形成内部留有锥形镂空孔的膨胀球体，所述锥形顶块经过球形头部的底部开口后与膨胀球体的锥形镂空孔相配合，采用电机控制锥形顶块伸入膨胀球体的不同深度使持械机械臂具有自由状态、阻尼状态和锁紧状态。
[0010]作为优选，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体套设在下壳体外表面，所述半球形槽设置在下壳体底部，所述旋转口和半球形空间设置在上壳体顶部。
[0011]作为优选，所述旋转球体包括上半球体和下半球体，所述凸杆与所述上半球体固定，所述下半球体的底部设有开口，所述上半球体和下半球体的内部均为中空。
[0012]作为优选，所述膨胀球体内部的锥形镂空孔的上底面小于下底面，且所述球形头部的底部开口大于锥形镂空孔的下底面且小于膨胀球体的直径。
[0013]作为优选，所述锁紧机构还包括丝杆电机，所述锥形顶块为锥形丝杆螺母，所述锥形丝杆螺母与所述丝杆电机的丝杆配合，并跟随丝杆电机的转动上下移动。
[0014]作为优选，所述丝杆电机的电机本体与所述锥形丝杆螺母之间设有弹性部件。
[0015]作为优选，所述持械机械臂还包括支撑环托，所述支撑环托与所述壳体固定，所述支撑环托的内表面为弧面，并通过弧面与所述球形头部相抵。
[0016]作为优选，所述膨胀块大于或等于3块。
[0017]作为优选，前后两个关节单元中，后一个关节单元的凸杆与前一个关节单元的半球形槽可拆卸装配，并且前后两个关节单元装配后，前一个关节单元的半球形槽的部分内表面与后一个关节单元的壳体外表面相抵。
[0018]作为优选，所述持械机械臂至少包括2个关节单元。
[0019]本申请提出的持械机械臂，通过球形头部与壳体的装配关系实现持械机械臂的任意长度组合，并且通过锥形顶块与膨胀块的位置关系对球形头部施加压力，调节球形头部与壳体内壁之间的摩擦力，从而控制持械机械臂具有自由状态、阻尼状态和锁紧状态，方便持械机械臂精准且自由调节。持械机械臂整体结构设置简单且连接使用方便，有效降低固定关节的成本需要。
附图说明
[0020]图1为本申请的持械机械臂结构示意图；
[0021]图2为本申请的持械机械臂的部分爆炸示意图；
[0022]图3为本申请关节单元除去外壳后的爆炸图；
[0023]图4为图1中A-A面的剖视图；
[0024]图5为图4中一个关节单元的结构示意图；
[0025]图6为图5中外壳部分的结构示意图；
[0026]图7为图5中除去外壳部分的结构示意图。
[0027]图示中：1、关节单元；2、上壳体；201、旋转口；202、半球形空间；3、上半球体；4、膨胀块；5、锥形顶块；6、下半球体；7、支撑环托；8、丝杆电机；9、螺钉；10、下壳体；1001、半球形槽；11、凸杆；12、弹性部件。
具体实施方式
[0028]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0029]如图1所示，其中一个实施例中，提供一种持械机械臂，持械(例如手术器械)机械臂包括若干个前后连接的关节单元1。
[0030]如图2～7所示，每个关节单元1包括壳体以及共轴线设置在壳体内部的球形头部以及锁紧机构。
[0031]其中，壳体为内部中空的圆柱体形，并且壳体的底部向内凹陷形成半球形槽1001，壳体的顶部设有连通中空内部的旋转口201，壳体靠近旋转口201一侧的外壁向内弯曲使中空内部的顶部构成半球形空间202。
[0032]球形头部包括内部中空且底部开口的旋转球体，旋转球体的外径与半球形空间202的直径相匹配，且旋转球体位于半球形空间202内，旋转球体的顶部设有凸杆11，凸杆11由旋转口201延伸出半球形空间202后与前一关节单元的壳体的半球形槽1001固定，且旋转口201的口径大于凸杆11的杆径，以满足凸杆11大范围的旋转。
[0033]锁紧机构包括锥形顶块5和多块膨胀块4，多块膨胀块4活动装配在球形头部内部，多块膨胀块4组合形成内部留有锥形镂空孔的膨胀球体，锥形顶块5经过球形头部的底部开口后与膨胀球体的锥形镂空孔相配合，采用电机控制锥形顶块5伸入膨胀球体的不同深度使持械机械臂具有自由状态、阻尼状态和锁紧状态。
[0034]本实施例中，当锥形顶块5未伸入或者伸入深度较小时，膨胀球体未受到压力，此时多块膨胀块4之间处于自然的未膨胀状态，膨胀块4对旋转球体内壁无作用力或作用力很小，旋转球体的外表面与壳体内壁之间的摩擦力较小，外界可施加作用力轻易改变凸杆11在旋转口201中的位置，改变持械机械臂的运动状态，此时即为持械机械臂处于自由状态。
[0035]当锥形顶块5伸入锥形镂空孔一定深度后，膨胀球体受力撑开，多块膨胀块4之间相互远离并与旋转球体的内表面相抵，旋转球体受力后外表面抵靠在壳体内壁，壳体内壁与旋转球体外表面之间的摩擦力使得旋转球体的转动相对较难，外界施加较小作用力无法轻易改变凸杆在旋转口中的位置，此时即为持械机械臂处于阻尼状态。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种持械机械臂，所述持械机械臂包括若干个前后连接的关节单元，其特征在于，所述关节单元包括壳体以及共轴线设置在壳体内部的球形头部以及锁紧机构；所述壳体为内部中空的圆柱体形，并且壳体的底部向内凹陷形成半球形槽，所述壳体的顶部设有连通中空内部的旋转口，所述壳体靠近旋转口一侧的外壁向内弯曲使中空内部的顶部构成半球形空间；所述球形头部包括内部中空且底部开口的旋转球体，所述旋转球体的外径与所述半球形空间的直径相匹配，且所述旋转球体位于半球形空间内，所述旋转球体的顶部设有凸杆，且所述凸杆由旋转口延伸出半球形空间后与前一关节单元的壳体的半球形槽固定，且旋转口的口径大于凸杆的杆径；所述锁紧机构包括锥形顶块和多块膨胀块，所述多块膨胀块活动装配在球形头部内部，所述多块膨胀块组合形成内部留有锥形镂空孔的膨胀球体，所述锥形顶块经过球形头部的底部开口后与膨胀球体的锥形镂空孔相配合，采用电机控制锥形顶块伸入膨胀球体的不同深度使持械机械臂具有自由状态、阻尼状态和锁紧状态。2.如权利要求1所述的持械机械臂，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体套设在下壳体外表面，所述半球形槽设置在下壳体底部，所述旋转口和半球形空间设置在上壳体顶部。3.如权利要求1所述的持械机械臂，其特征在于，所述旋转球体包括上半球体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大宏，薛翀，冯再麟，谢桂林，缪国超，钟华锋，
申请(专利权)人：杭州华匠医学机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：