一种用于医用机器人的液压-伺服电机混合驱动系统

摘要

一种用于医用机器人的液压-伺服电机混合驱动系统，它包括驱动电机（1）、液压缸（2）以及液压缸（3），还包括医用液压油，A液压连接管（4）,B液压连接管（5），上位机（6），控制卡及驱动器（7）和外部驱动平台；驱动电机（1）安装于外部驱动平台上，其电源线和码盘线与控制卡及驱动器（7）连接；液压缸（2）安装于外部驱动平台上；液压缸（3）装于医用机器人内部，并与液压缸（2）之间通过两根A、B液压连接管（4）、（5）连接，传输动力；控制卡及驱动器（7）中的控制卡安装于上位机（6）内，其控制信号线与控制卡及驱动器（7）连接；本发明在医疗器械及机器人技术领域里具有广阔的应用前景。

主权项

一种用于医用机器人的液压‑伺服电机混合驱动系统，其特征在于：它包括第二液压缸（3）、医用液压油、A液压连接管（4）、B液压连接管（5）、上位机（6）、控制卡及驱动器（7）和外部驱动平台；驱动电机（1）安装于外部驱动平台上，其电源线和码盘线与控制卡及驱动器（7）连接；第一液压缸（2）安装于外部驱动平台上；第二液压缸（3）装于医用机器人内部，并与第一液压缸（2）之间通过A液压连接管（4）和B液压连接管（5）连接，传输动力；控制卡及驱动器（7）中的控制卡安装于上位机（6）内，其控制信号线与控制卡及驱动器（7）连接；该驱动电机（1）是直流伺服电机，用于驱动丝杠旋转；该第一液压缸（2）是单活塞杆液压缸，实现往复运动；该第二液压缸（3）是单活塞杆液压缸，实现往复运动；该医用液压油是液压系统使用的液压介质，在液压系统中起能量传递的作用；该A液压连接管（4）是一种液压软管，用于连接第一液压缸（2）和第二液压缸（3）；该B液压连接管（5）是一种液压软管，用于连接第一液压缸（2）和第二液压缸（3）；该上位机（6）是工控机，用于控制驱动系统；该控制卡及驱动器（7）中的驱动器是直流电机驱动器，用于驱动直流电机运动；该外部驱动平台包括：平台底座（8），驱动电机（1），电机安装座（9），丝杠（10），第一丝杠轴承（11），第二丝杠轴承（12），丝杠轴承安装座（13），丝杠挡圈（14），丝杠螺母（15），丝杠螺母套筒（16），滑动轴承（17），滑动轴承安装座（18），套筒连接件（19），导向杆（20），第一液压缸（2），液压缸安装脚架（21），液压缸安装螺母（22），M4螺钉（23），M3螺钉（24），M2.5螺钉（25），M2.5紧定螺钉（26），M3紧定螺钉（27），20mm长的φ3销钉（28）和14mm长的φ3销钉（29）；电机安装座（9），丝杠轴承安装座（13），滑动轴承安装座（18）分别通过M4螺钉（23）固定在平台底座（8）上，液压缸安装脚架（21）通过M3螺钉（24）固定在平台底座（8）上，驱动电机（1）通过M2.5螺钉（25）固定在电机安装座（9）上，通过M2.5紧定螺钉（26）连接丝杠（10），第一丝杠轴承（11）和第二丝杠轴承（12）嵌在丝杠轴承安装座（13）内部，丝杠挡圈（14）通过14mm长的φ3销钉（29）与丝杠（10）连接，丝杠螺母（15）通过M3紧定螺钉（27）嵌在丝杠螺母套筒（16）内部，滑动轴承（17）嵌在滑动轴承安装座（18）内部，套筒连接件（19）通过20mm长的φ3销钉（28）嵌在丝杠螺母套筒（16）内部，并与第一液压缸（2）的活塞杆连接，导向杆（20）固定在丝杠螺母套筒（16）上，液压缸安装螺母（22）与第一液压缸（2）相连；该平台底座（8）长条形板状结构，设置有条形长孔和螺纹孔，用于支撑和连接其它结构件；该电机安装座（9）是两端倒角的立方体结构，设置有通孔和螺纹孔，用于固定驱动电机（1）；该丝杠（10）是普通丝杠，将驱动电机（1）的旋转运动转化为丝杠螺母套筒（16）的直线运动；该第一丝杠轴承（11）是深沟球轴承，限制丝杠（10）在径向的自由度；该第二丝杠轴承（12）是是深沟球轴承，限制丝杠（10）在径向的自由度；该丝杠轴承安装座（13）是两端倒角的立方体结构，设置有通孔，用于固定第一丝杠轴承（11）和第二丝杠轴承（12）；该丝杠挡圈（14）是套筒状结构，用于限制丝杠（10）在轴向的移动；该丝杠螺母（15）是一种与丝杠（10）配合使用的螺母；该丝杠螺母套筒（16）是筒状结构，用于在丝杠（10）的作用下，带动第一液压缸（2）的液压杆沿轴向移动；该滑动轴承（17）是一种圆筒状轴承，用于减少丝杠螺母套筒（16）与滑动轴承安装座（18）的摩擦力；该滑动轴承安装座（18）是两端倒角的立方体结构，中间设置有圆孔，用于支撑丝杠螺母套筒（16）；该套筒连接件（19）是圆柱状结构，中间设置有螺纹孔，用于连接丝杠螺母套筒（16）与第一液压缸（2）的液压杆；该导向杆（20）是杆状结构，用于限制丝杠螺母套筒（16）的旋转；该液压缸安装脚架（21）是一种L型固定架，用于固定第一液压缸（2）；利用两个液压缸及连接这两个液压缸的液压管路组成的液压系统作为运动和动力传动机构，第一液压缸（2）作为输出端，连接机器人关节，第二液压缸（3）作为输入端，将伺服电机输出运动和动力传递给机器人，驱动机器人完成大动率高精度的运动。