一种绳驱动的二维虚拟中心转动机构

摘要

本发明公开了一种绳驱动的二维虚拟中心转动机构，由基座单元、第一关节组、第二关节组和未端夹持单元组成；一般应用于微创手术辅助机器人的末端腕部结构。本发明提出的机构可使手术工具绕着机构外的O点进行二维转动。两个转动之间是正交解耦的，其中一个转动范围不受限制，可进行360度旋转，另一个转动的范围与钢丝绳绕线的方法有关，一般可以保证－180度到180度之间顺利转动。机构的两个转动都没有奇异位形，也就是说机构在任意方位上都有相同的机械特性。可利用机械的或者控制的方法限制或设定所需的转动范围。这种机构结构简单，体积小，运动范围大，重量轻，成本低。

主权项

1、一种绳驱动的二维虚拟中心转动机构，其特征在于：由基座单元(1)、第一关节组(2)、第二关节组(3)和未端夹持单元(4)组成；所述第一关节组(2)由第一连接板(201)、滑轮A(205)、滑轮B(206)、滑轮C(207)、滑轮D(208)、钢丝绳(204)、第一关节轴(202)、第一关节轴承座(203)构成，滑轮A(205)与滑轮B(206)平行安装在第一连接板(201)的一端上，滑轮C(207)与滑轮D(208)平行安装在第一连接板(201)的另一端上，第一钢丝绳(204)的一端通过螺钉固定在驱动轴承座(115)上，第一钢丝绳(204)的另一端顺次经过滑轮A(205)、滑轮C(207)、第一关节轴(202)、滑轮D(208)、滑轮B(206)后通过螺钉固定在驱动轴承座(115)上，第一关节轴(202)安装在第一关节轴承座(203)上，第一关节轴(202)上设有供第一钢丝绳(204)放置或滑动的导向槽(209)；第一连接板(201)的一端安装在驱动轴(116)上，另一端安装在第一关节轴(202)上，位与第一关节轴(202)和第一关节轴承座(203)之间；第一钢丝绳(204)的两端分别通过螺钉固定于驱动轴承座(115)上，第一钢丝绳(204)中间段固定在第一关节轴(202)上；所述第二关节组(3)由第二连接板(301)、滑轮E(305)、滑轮F(306)、滑轮G(307)、滑轮H(308)、钢丝绳(304)、第二关节轴(302)、第二关节轴承座(303)构成，滑轮E(305)与滑轮F(306)平行安装在第二连接板(301)的一端上，滑轮G(307)与滑轮H(308)平行安装在第二连接板(301)的另一端上，第二钢丝绳(304)的一端通过螺钉固定在第一关节轴承座(203)上，第二钢丝绳(304)的另一端顺次经过滑轮E(305)、滑轮G(307)、第二关节轴(302)、滑轮H(308)、滑轮F(306)后通过螺钉固定在第一关节轴承座(203)上，第二关节轴(302)安装在第二关节轴承座(303)上，第二关节轴(302)上设有供第二钢丝绳(304)放置或滑动的导向槽(309)；第二连接板(301)的一端通过螺钉安装在轴承E(310)上，另一端通过螺钉安装在轴承B(210)上；第二钢丝绳(304)的两端分别通过螺钉固定于第一关节轴承座(203)上，第二钢丝绳(304)中间段固定在第二关节轴(302)上；所述未端夹持单元(4)由压板(401)、未端夹持件(402)构成，未端夹持件(402)的中部设有供夹紧手术未端工具用的V形槽(403)，压板(401)通过螺钉与未端夹持件(402)连接，未端夹持件(402)固定在第二关节组(3)的第二关节轴承座(303)上；所述基座单元(1)包括基座外壳(101)、支撑板(102)、电机A(103)、电机B(104)、带轮A(105)、带轮B(107)、皮带(106)、轴承座(108)、轴承(109)、支撑轴(113)、伞齿轮A(111)和伞齿轮B(112)、输出轴(116)构成；支撑板(102)的背面(121)端部设有供输出轴(114)通过的通孔B(122)，支撑板(102)的侧板面(119)的端部设有供安装轴承(109)的通孔A(120)；电机A(103)、电机B(104)水平安装在支撑板(102)的背面(121)上，电机A(103)的输出轴穿过连接板(110)端部的沟槽后与带轮A(105)连接，连接板(110)固定在支撑板(102)的侧板面(119)上；轴承座(108)固定在支撑板(102)的侧板面(119)的通孔A(120)处，且带轮B(107)安装在支撑轴(113)上，支撑轴(113)的一端安装在轴承(109)的中心孔内，皮带(106)安装在带轮A(105)、带轮B(107)上，支撑轴(113)的另一端穿过基座外壳(101)上的通孔C(123)；电机B(104)的输出轴连接有伞齿轮B(112)，输出轴(114)的一端连接有伞齿轮A(111)，伞齿轮A(111)与伞齿轮B(112)啮合，输出轴(114)的另一端与驱动轴(116)连接；支撑板(102)端部的上板面上固定有驱动轴承座(115)，驱动轴承座(115)上设有供第一钢丝绳(204)放置的导向槽；支撑板(102)与基座外壳(101)通过螺钉装配在一起。