一种机械腕，其包括：一个腕关节，一个致动/信号输出部件和末端执行器/信号输入部件。核心部件是“一种渐开线球齿轮传动副”。利用连杆、摇摆盘和摇摆盘致动机构带动末端执行器的偏摆、俯仰动作，利用轴套管致动/信号输出轮带动末端执行器的翻滚动作，利用轴致动/信号输出轮带动末端执行器的开合或钻头，螺丝刀的旋转。具有偏摆，俯仰，翻滚和绕轴线转动四个自由度，各个自由度的运动完全解耦，可做主动腕，也可以做被动腕，可做机械手，也可以做信号输入装置使用，特别是可以作为微创手术工具使用。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种机械腕，其包括：一个腕关节，一个致动/信号输出部件和末端执行器/信号输入部件。核心部件是“一种渐开线球齿轮传动副”。利用连杆、摇摆盘和摇摆盘致动机构带动末端执行器的偏摆、俯仰动作，利用轴套管致动/信号输出轮带动末端执行器的翻滚动作，利用轴致动/信号输出轮带动末端执行器的开合或钻头，螺丝刀的旋转。具有偏摆，俯仰，翻滚和绕轴线转动四个自由度，各个自由度的运动完全解耦，可做主动腕，也可以做被动腕，可做机械手，也可以做信号输入装置使用，特别是可以作为微创手术工具使用。【专利说明】一种机械腕
本专利技术涉及一种微创外科手术工具、工业机器人及控制机构中使用的机械腕。
技术介绍
中国专利申请201310312888.8提出了一种渐开线球齿轮传动副，其包括两个球齿轮，每个球齿轮有从高纬到低纬的多个齿环。过轴线剖切球齿轮，齿环剖面的外轮廓构成齿厚方向沿经线的渐开线齿轮齿的外轮廓，将齿环剖面的外轮廓分为两组，则奇数组和偶数组分别与两个齿轮齿交错放置的直齿轮端面齿形相同。该渐开线球齿轮传动副中的两个相互啮合的球齿轮可以沿任意方向做两个节球面上的相对纯滚动。传递俯仰、侧摆运动和绕轴线的自转运动，以及这三种运动的任意组合。中国专利申请201080051475.3提出了一种具有紧凑腕部的手术工具，其有两个自由度的腕部，具有扭矩传递机构，使用控制缆索致动和定向末端执行器，在腕部的两个自由度的运动中存在耦合，且不能作为被动腕。
技术实现思路
专利技术一种以中国专利申请201310312888.8提出的“一种渐开线球齿轮传动副”为核心部件的机械腕，具有偏摆，俯仰，翻滚和绕轴线转动四个自由度，各个自由度的运动完全解耦，可作主动腕，也可以做被动腕，可做机械手，也可以做信号输入装置使用，特别是可以作为微创手术工具使用。—种机械腕，其包括:一个腕关节，其具有一个致动/信号输出端和一个末端执行器/信号输入端；一个致动/信号输出部件，其具有一个远腕部分和一个近腕部分，所诉的腕关节的致动/信号输出端连接到所诉的致动/信号输出部件的近腕部分；所诉的机械腕进一步包括一个末端执行器/信号输入部件，其具有一个远腕部分和一个近腕部分，所诉的末端执行器/信号输入部件的近腕部分被连接到所诉的腕关节的末端执行器/信号输入端；其特征在于:所诉的腕关节包括:球齿轮架，一个致动/信号输出端球齿轮和一个末端执行器/信号输入端球齿轮，致动/信号输出端球齿轮轴和一个致动/信号输出端球齿轮轴套管转动配合安装在一起，末端执行器/信号输入端球齿轮轴和一个末端执行器/信号输入端球齿轮轴套管转动配合安装在一起，一个腕关节十字环将所诉末端执行器/信号输入端球齿轮轴套管和所诉的球齿轮架万向铰接在一起；进一步，一个所诉的腕关节十字环将所诉致动/信号输出端球齿轮轴套管和所诉的球齿轮架万向铰接在一起，所诉的腕关节十字环的中心与所诉的球齿轮的球心重合，实现两个所诉的球齿轮的啮合，两个所诉的球齿轮的中心距恒等于两所诉的球齿轮的节球半径之和，两所诉的球齿轮的啮合能实现两所诉的球齿轮的两节球面的纯滚动，所诉的致动/信号输出端球齿轮轴和所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管向致动/信号输出部件延伸并和致动/信号输出部件连接在一起，进一步至少有两根可轴向运动的连杆连接所诉的球齿轮架和所诉的致动/信号输出部件，所诉的末端执行器/信号输入端球齿轮轴和所诉的末端执行器/信号输入球齿轮轴套管向末端执行器/信号输入部件延伸并和末端执行器/信号输入部件连接在一起。所诉的末端执行器/信号输入端球齿轮和致动/信号输出端球齿轮采用的是中国专利申请201310312888.8号所提出的一种渐开线球齿轮传动副。所诉的致动/信号输出部件包括:一个基座，所诉的基座上有一轴孔，所诉的致动/信号输出端球齿轮轴和所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管从所诉的轴孔中穿过并与所诉轴孔转动配合，在穿出所诉的的基座的致动/信号输出端球齿轮轴上固装一个轴致动/信号输出轮。在穿出所诉的基座所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管上固装一个轴套管致动/信号输出轮。在所诉的致动/信号输出部件的近腕端有一摇摆盘通过一个摇摆盘十字环与所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管万向铰接。所诉的摇摆盘外缘安装一与所诉的摇摆盘同轴的滑环，所诉的滑环的内环与摇摆盘固装，所诉的滑环的外环可相对于所诉的内环同轴转动。有至少两根连杆连接所诉摇摆盘和所诉的球齿轮架，优选采用所诉的连杆的数量是四根，所诉的连杆的两端分别与所诉的球齿轮架和所诉的摇摆盘万向铰接，所诉的各连杆相互平行并且与所诉的致动/信号输出端球齿轮轴轴线平行。所诉的各连杆在所诉的摇摆盘上的连接点和所诉的各连杆在球齿轮架上的连接点分别处于两个相互平行的平面，且两所诉的平面间的距离等于所诉的摇摆环中心到所诉的致动/信号输出端球齿轮球心的距离。所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管外圈的花孔套有与所诉的连杆数量相同的贯通孔，所诉的连杆能在所诉的贯通孔中顺畅运动。两根等长的随动连杆的一端分别铰接在所诉的基座上的两个固定轴上，另一端分别与一根致动连杆铰接，两根所诉的固定轴的中心连线与所诉的致动/信号输出端球齿轮轴轴线平行，两根所诉的随动连杆中的一根上固装一个以铰接该连杆的固定轴的轴心为圆心的摇摆致动/信号输出轮。所诉的致动连杆、两根随动连杆和基座共同组成了一个平行四边形，向所诉的摇摆盘延伸的所诉的致动连杆的头部在与所诉的平行四边形所在的平面平行的所诉的滑环的直径的延长线上与所诉的外环由一个万向绞接件连接。所诉的两个固定轴、两个随动连杆、致动连杆、万向铰接件和摇摆致动/信号输出轮共同组成了一个摇摆盘致动机构，在所诉的致动/信号输出部件中有两个所诉的摇摆盘致动机构，两个所诉的摇摆盘致动机构的所诉的万向绞接件在所诉的外环上成90度分布。两所诉的万向铰接件的铰接原点所在的所诉的滑环的直径的中点与所诉的摇摆盘十字环中心重合。两个所诉的摇摆盘致动机构中的一个的所诉的致动连杆的端部固装一个与固装在所诉的基座上的导向块相配合的导块，所诉的导块在摇摆盘运动时沿所诉的导向块滑动，并保持所诉的外环不发生相对所诉的基座的绕所诉的致动/信号输出端球齿轮轴轴线的转动。连接所诉摇摆盘和所诉的球齿轮架的所诉连杆两端与所诉球齿轮架和所诉摇摆盘的万向铰接方式为:一对相互套接的截面为圆形的圆环，分别固装在所诉的球齿轮架上和连杆的一端，另一对相互套接的截面为圆形的圆环，分别固装在所诉的连杆的另一端和所诉的摇摆盘上，所诉连杆的两端固装的两个所诉圆环所在的平面相互垂直。在所诉的基座上分别安装有与两个所诉的摇摆致动/信号输出轮对应的摇摆致动/信号输出传感器，与所诉的轴套管致动/信号输出轮对应的轴套管致动/信号输出传感器和与所诉的轴致动/信号输出轮对应的轴致动/信号输出传感器。在两个所诉的摇摆致动/信号输出轮上分别安装有摇摆致动/信号输出扭力传感器，在所诉的轴套管致动/信号输出轮上安装有轴套管致动/信号输出扭力传感器，在所诉的轴致动/信号输出轮上安装有轴致动/信号输出扭力传感器。所诉的摇摆盘可以不经过所诉的连杆连接所诉的球齿轮架，而直接固装在所诉的球齿轮架上，不需要所诉的花孔套，也不需要所诉的摇摆盘十字环。两所诉的万向铰接件的铰接原点所在的所诉的滑环的直径的中点与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机械腕,其包括：一个腕关节，其具有一个致动/信号输出端和一个末端执行器/信号输入端；一个致动/信号输出部件，其具有一个远腕部分和一个近腕部分，所诉的腕关节的致动/信号输出端连接到所诉的致动/信号输出部件的近腕部分；所诉的机械腕进一步包括一个末端执行器/信号输入部件，其具有一个远腕部分和一个近腕部分，所诉的末端执行器/信号输入部件的近腕部分被连接到所诉的腕关节的末端执行器/信号输入端；其特征在于：所诉的腕关节包括：球齿轮架，一个致动/信号输出端球齿轮和一个末端执行器/信号输入端球齿轮，致动/信号输出端球齿轮轴和一个致动/信号输出端球齿轮轴套管转动配合安装在一起，末端执行器/信号输入端球齿轮轴和一个末端执行器/信号输入端球齿轮轴套管转动配合安装在一起，腕关节十字环将所诉末端执行器/信号输入端球齿轮轴套管和所诉的球齿轮架万向铰接在一起；进一步，一个所诉的腕关节十字环将所诉致动/信号输出端球齿轮轴套管和所诉的球齿轮架万向铰接在一起，所诉的腕关节十字环的中心与所诉的球齿轮的球心重合，实现两个所诉的球齿轮的啮合，两个所诉的球齿轮的中心距恒等于两所诉的球齿轮的节球半径之和，两所诉的球齿轮的啮合能实现两所诉的球齿轮的两节球面的纯滚动，所诉的致动/信号输出端球齿轮轴和所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管向致动/信号输出部件延伸并和致动/信号输出部件连接在一起，所诉的致动/信号输出部件包括：一个基座，所诉的基座上有一轴孔，所诉的致动/信号输出端球齿轮轴和所诉的致动/信号输出端球齿轮轴套管从所诉的轴孔中穿过并与所诉轴孔转动配合，进一步至少有两根可轴向运动的连杆连接所诉的球齿轮架和所诉的致动/信号输出部件，所诉的末端执行器/信号输入端球齿轮轴和所诉的末端执行器/信号输入球齿轮轴套管向末端执行器/信号输入部件延伸并和末端执行器/信号输入部件连接在一起。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆奎，杨阔，李凯，
申请(专利权)人：杨兆奎，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。