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具有雙自由度的機(jī)械臂和手術(shù)機(jī)器人的制作方法

文檔序號(hào):11088110閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述具有雙自由度的機(jī)械臂包括:支撐結(jié)構(gòu),第一傳動(dòng)結(jié)構(gòu),第二傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu);

所述支撐結(jié)構(gòu)包括懸吊支撐桿、大臂支撐桿、中臂支撐桿、小臂支撐桿以及器械部件;

其中,所述懸吊支撐桿通過第一轉(zhuǎn)軸與所述大臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述大臂支撐桿通過第二轉(zhuǎn)軸與所述中臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述中臂支撐桿通過第三轉(zhuǎn)軸與所述小臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述器械部件包括器械支撐座及布置于所述器械支撐座上的器械安裝桿,所述小臂支撐桿通過第四轉(zhuǎn)軸與所述器械支撐座轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第一轉(zhuǎn)軸的軸線與第二轉(zhuǎn)軸、第三轉(zhuǎn)軸和第四轉(zhuǎn)軸的軸線垂直;

所述第一傳動(dòng)結(jié)構(gòu)用于控制所述中臂支撐桿擺動(dòng);

所述第二傳動(dòng)結(jié)構(gòu)用于控制所述小臂支撐桿擺動(dòng);

所述聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括滑塊、第一連桿、第二連桿、第三連桿及第三傳動(dòng)結(jié)構(gòu),其中,

所述滑塊通過第五轉(zhuǎn)軸與所述大臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第一連桿與所述滑塊滑動(dòng)連接,所述第一連桿的近端側(cè)面經(jīng)過所述第五轉(zhuǎn)軸,所述第二連桿的近端通過第六轉(zhuǎn)軸與所述中臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第二連桿通過第七轉(zhuǎn)軸與所述第三連桿的近端轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第三連桿的遠(yuǎn)端通過第八轉(zhuǎn)軸與所述小臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,且

所述第六轉(zhuǎn)軸、所述第七轉(zhuǎn)軸、所述第八轉(zhuǎn)軸及所述第三轉(zhuǎn)軸的軸心連線為一平行四邊形,

所述第三傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括,第一轉(zhuǎn)輪、第二轉(zhuǎn)輪、第三轉(zhuǎn)輪、第四轉(zhuǎn)輪及第一柔性件,其中,

所述第二轉(zhuǎn)輪通過第九轉(zhuǎn)軸與所述第二連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,且所述第二轉(zhuǎn)輪與所述第一連桿的遠(yuǎn)端固定連接,所述第一轉(zhuǎn)輪通過第四轉(zhuǎn)軸與所述小臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,且所述第一轉(zhuǎn)輪與所述器械支撐座同步轉(zhuǎn)動(dòng),所述第二轉(zhuǎn)輪與所述第一轉(zhuǎn)輪的直徑相等,

所述第三轉(zhuǎn)輪與所述第七轉(zhuǎn)軸連接,所述第四轉(zhuǎn)輪與所述第八轉(zhuǎn)軸連接,所述第三轉(zhuǎn)輪與第四轉(zhuǎn)輪的直徑相等,所述第一柔性件分別與所述第一轉(zhuǎn)輪和所述第二轉(zhuǎn)輪套接,并且所述第一柔性件從所述第三轉(zhuǎn)輪和所述第四轉(zhuǎn)輪的遠(yuǎn)離所述器械部件的一側(cè)通過;

所述第二轉(zhuǎn)軸和所述第六轉(zhuǎn)軸的軸心距離,與所述第二轉(zhuǎn)軸和第三轉(zhuǎn)軸的軸心距離之間存在第一比例,所述第一比例被配置為第一比值;所述第七轉(zhuǎn)軸和所述第六轉(zhuǎn)軸的軸心距離,與所述第六轉(zhuǎn)軸和第九轉(zhuǎn)軸的軸心距離之間存在第二比例,所述第二比例被配置為第一比值;所述第九轉(zhuǎn)軸軸心到所述第一連桿的近端側(cè)面之間的垂線段形成一第一線段,所述第四轉(zhuǎn)軸到所述器械安裝桿的垂線段形成一第二線段,所述第一線段長度與所述第二線段之間存在第三比例,所述第三比例被配置為第一比值;

所述第七轉(zhuǎn)軸位于所述第六轉(zhuǎn)軸和所述第九轉(zhuǎn)軸的軸心形成的第一連線下方,且所述第一連線與所述第六轉(zhuǎn)軸和所述第七轉(zhuǎn)軸的軸心形成的第二連線形成第一夾角,所述第一夾角被配置為第一角度值;所述第六轉(zhuǎn)軸位于所述第二轉(zhuǎn)軸和所述第三轉(zhuǎn)軸的軸心形成的第三連線左側(cè),且第三連線與所述第二轉(zhuǎn)軸和所述第六轉(zhuǎn)軸的軸心形成的第四連線形成第二夾角,所述第二夾角被配置為第一角度值;一經(jīng)過第四轉(zhuǎn)軸且平行于所述第一線段的平行線與第二線段之間形成第三夾角,所述第三夾角被配置為第一角度值,且所述平行線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第一角度值后至所述第二線段。

2.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括:第一動(dòng)力部件、第十轉(zhuǎn)軸、第五轉(zhuǎn)輪、第六轉(zhuǎn)輪及第二柔性件,其中,

所述第十轉(zhuǎn)軸布置于所述大臂支撐桿近端,所述第五轉(zhuǎn)輪布置在所述第十轉(zhuǎn)軸上,所述第六轉(zhuǎn)輪通過第二轉(zhuǎn)軸與所述大臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,并與所述中臂支撐桿同步轉(zhuǎn)動(dòng),所述第二柔性件分別與所述第五轉(zhuǎn)輪和所述第六轉(zhuǎn)輪固定連接,所述第一動(dòng)力部件的輸出軸與所述第十轉(zhuǎn)軸連接,以驅(qū)動(dòng)所述第十轉(zhuǎn)軸。

3.如權(quán)利要求2所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括第一制動(dòng)部件,所述第一制動(dòng)部件制動(dòng)所述第一傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求4所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一制動(dòng)部件安裝于所述第十轉(zhuǎn)軸。

5.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述大臂支撐桿的近端。

6.如權(quán)利要求5所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述具有雙自由度的機(jī)械臂還包括第二動(dòng)力部件,所述第一轉(zhuǎn)軸與所述第二動(dòng)力部件的輸出軸固定連接,和/或,

所述機(jī)械臂還包括第一軸承,所述第一軸承套接在所述第一轉(zhuǎn)軸上。

7.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第二傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括:第三動(dòng)力部件、第十一轉(zhuǎn)軸、第七轉(zhuǎn)輪、第八轉(zhuǎn)輪及第三柔性件,其中,

所述第十一轉(zhuǎn)軸布置于所述中臂支撐桿的近端,所述第七轉(zhuǎn)輪設(shè)置在所述第十一轉(zhuǎn)軸上,所述第八轉(zhuǎn)輪通過所述第三轉(zhuǎn)軸與所述中臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,并且與所述小臂支撐桿同步轉(zhuǎn)動(dòng),所述第三柔性件分別與所述第七轉(zhuǎn)輪和所述第八轉(zhuǎn)輪固定連接,所述第三動(dòng)力部件的輸出軸與所述第十一轉(zhuǎn)軸連接,以驅(qū)動(dòng)所述第十一轉(zhuǎn)軸。

8.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第二傳動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括第二制動(dòng)部件,所述第二制動(dòng)部件制動(dòng)所述第二傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括第四連桿,所述第四連桿通過第十二轉(zhuǎn)軸與所述第二連桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,并通過第十三轉(zhuǎn)軸與所述小臂支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述第七轉(zhuǎn)軸、所述第八轉(zhuǎn)軸、所述第十三轉(zhuǎn)軸及第十二轉(zhuǎn)軸的軸心的連線為一平行四邊形。

10.如權(quán)利要求1或9所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述具有雙自由度的機(jī)械臂還包括基座支撐桿,所述基座支撐部件通過第十四轉(zhuǎn)軸與所述懸吊支撐桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接,且所述第十四轉(zhuǎn)軸的軸線與所述第二轉(zhuǎn)軸、所述第三轉(zhuǎn)軸以及所述第四轉(zhuǎn)軸的軸線垂直。

11.如權(quán)利要求10所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第十四轉(zhuǎn)軸的軸線與所述第一轉(zhuǎn)軸的軸線共面。

12.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一比值為1/12~1/2。

13.如權(quán)利要求1所述的具有雙自由度的機(jī)械臂,其特征在于,所述第一角度值為0~30°。

14.一種手術(shù)機(jī)器人,包括工具臂,所述工具臂為如權(quán)利要求1-13中任一所述的具有雙自由度的機(jī)械臂。

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