本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療機(jī)械臂，具體涉及一種三維電動(dòng)控制支臂。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會(huì)中各行業(yè)都已通過機(jī)械作業(yè)代替?zhèn)鲃?dòng)的手工勞動(dòng)，大量的機(jī)械手臂等作業(yè)機(jī)械應(yīng)用而生，其精度高、效率快，被普遍應(yīng)用與市場(chǎng)中?，F(xiàn)有的機(jī)械臂中，其自由度越高、精度越高，相應(yīng)的制作成本也就越高。在醫(yī)療器械中，各類精密儀器大多需要配合機(jī)械臂來使用，自由度高、精度高的機(jī)械臂，其成本也隨之提高，而現(xiàn)有的成本較低的機(jī)械臂，其自由度和精度都無法滿足精密儀器的使用需求。因此，急需一種精度高成本低的機(jī)械臂來滿足醫(yī)療器械市場(chǎng)的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有醫(yī)療器械的機(jī)械臂自由度低、精度低和成本高的問題，進(jìn)而提出一種三維電動(dòng)控制支臂。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種三維電動(dòng)控制支臂包括主支撐臂、水平轉(zhuǎn)臂、垂直支臂、斜拉支臂、主控器、主旋臂和五個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，水平轉(zhuǎn)臂水平設(shè)置，水平轉(zhuǎn)臂一端的下方沿豎直方向設(shè)有主支撐臂，主支撐臂的頂端沿軸向方向設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，水平轉(zhuǎn)臂的一端通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)與主支撐臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，水平轉(zhuǎn)臂另一端的上方沿豎直方向設(shè)有垂直支臂，垂直支臂的底端沿軸向設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)，水平轉(zhuǎn)臂的另一端通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)與垂直支臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，垂直支臂的頂端與斜拉支臂的一端、斜拉支臂的另一端與主旋臂的一端和主旋臂的另一端與連接臂的一端之間分別各通過一個(gè)徑向方向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，主控器設(shè)置在主支撐臂上；

每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)分別包括控制板、第一齒輪、第二齒輪、連接軸、第三齒輪、主傳動(dòng)軸、第四齒輪、減速電機(jī)和殼體，減速電機(jī)設(shè)置在殼體內(nèi)，減速電機(jī)的輸出軸上固接有第一齒輪，連接軸和主傳動(dòng)軸分別與輸出軸平行設(shè)置在殼體內(nèi)，連接軸上分別固接有第二齒輪和第三齒輪，第二齒輪與第一齒輪相嚙合，主傳動(dòng)軸上固接有第四齒輪，第四齒輪與第三齒輪相嚙合，主傳動(dòng)軸的末端延伸到殼體的外側(cè)，減速電機(jī)通過控制板與主控器連接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比包含的有益效果是：

本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)成本低，可以實(shí)現(xiàn)多角度、多方位的旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)自如、定位準(zhǔn)確，機(jī)械臂在定位后零抖動(dòng)，零偏移。在使用時(shí)可根據(jù)負(fù)荷的大小靈活調(diào)整彈簧的彈力，廣泛適用于各類精密儀器的使用需求。

本實(shí)用新型整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中采用電動(dòng)控制，與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)控制相比，其精度更高，定位更加準(zhǔn)確，操作更加簡(jiǎn)單方便，無需考慮負(fù)荷的大小，使用更加靈活。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種三維電動(dòng)控制支臂包括主支撐臂1、水平轉(zhuǎn)臂2、垂直支臂3、斜拉支臂4、主控器5、主旋臂6和五個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I，水平轉(zhuǎn)臂2水平設(shè)置，水平轉(zhuǎn)臂2一端的下方沿豎直方向設(shè)有主支撐臂1，主支撐臂1的頂端沿軸向方向設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I，水平轉(zhuǎn)臂2的一端通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I與主支撐臂1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，水平轉(zhuǎn)臂2另一端的上方沿豎直方向設(shè)有垂直支臂3，垂直支臂3的底端沿軸向設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I，水平轉(zhuǎn)臂2的另一端通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I與垂直支臂3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，垂直支臂3的頂端與斜拉支臂4的一端、斜拉支臂4的另一端與主旋臂6的一端和主旋臂6的另一端與連接臂7的一端之間分別各通過一個(gè)徑向方向設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I轉(zhuǎn)動(dòng)連接，主控器5設(shè)置在主支撐臂1上；

每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I分別包括控制板8、第一齒輪9、第二齒輪11、連接軸12、第三齒輪13、主傳動(dòng)軸14、第四齒輪15、減速電機(jī)16和殼體17，減速電機(jī)16設(shè)置在殼體17內(nèi)，減速電機(jī)16的輸出軸10上固接有第一齒輪9，連接軸12和主傳動(dòng)軸14分別與輸出軸10平行設(shè)置在殼體17內(nèi)，連接軸12上分別固接有第二齒輪11和第三齒輪13，第二齒輪11與第一齒輪9相嚙合，主傳動(dòng)軸14上固接有第四齒輪15，第四齒輪15與第三齒輪13相嚙合，主傳動(dòng)軸14的末端延伸到殼體17的外側(cè)，減速電機(jī)16通過控制板8與主控器5連接。

如此設(shè)計(jì)主支撐臂1作為整個(gè)支臂承受力最大的支撐，水平轉(zhuǎn)臂2通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以主支撐臂1為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿水平方向旋轉(zhuǎn)，垂直支臂3通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以自身為回轉(zhuǎn)軸沿水平方向自轉(zhuǎn)，斜拉支臂4通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以垂直支臂3的頂端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，主旋臂6通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以斜拉支臂4的另一端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，連接臂7通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以主旋臂6的另一端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整連接臂7另一端上負(fù)荷的角度，由此實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電控支臂在空間范圍內(nèi)的移動(dòng)。整個(gè)移動(dòng)過程通過主控器5進(jìn)行控制，主控器5分別控制五個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I的轉(zhuǎn)動(dòng)。

旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，通過主控器5控制控制板8，控制板8控制減速電機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出軸6轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，第一齒輪9帶動(dòng)第二齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，第二齒輪11帶動(dòng)連接軸12回轉(zhuǎn)，連接軸12帶動(dòng)第三齒輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，第三齒輪13帶動(dòng)第四齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，第四齒輪15帶動(dòng)主傳動(dòng)軸14回轉(zhuǎn)，通過主傳動(dòng)軸14帶動(dòng)各支臂轉(zhuǎn)動(dòng)。

控制板8通過485接口和主控器5接收命令和數(shù)據(jù)和控制減速電機(jī)16啟停。

減速電機(jī)16包括電機(jī)和減速器，減速器第一級(jí)是渦輪蝸桿傳動(dòng)，其特點(diǎn)是變比大并具有自鎖功能(掉電后能鎖住當(dāng)前位置)。

第一齒輪9、第二齒輪11、第三齒輪13和第四齒輪15分別通過扭矩等參數(shù)適當(dāng)選配齒數(shù)，形成合理傳動(dòng)比。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式主支撐臂1頂端的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17固接在主支撐臂1頂端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端的外圓周側(cè)壁與水平轉(zhuǎn)臂2一端的端面固接；

垂直支臂3底端的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17固接在垂直支臂3底端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端的外圓周側(cè)壁與水平轉(zhuǎn)臂2另一端的端面固接；

垂直支臂3的頂端與斜拉支臂4的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在垂直支臂3頂端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端的外圓周側(cè)壁與斜拉支臂4一端的端面固接；

斜拉支臂4的另一端與主旋臂6的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在斜拉支臂4另一端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端的外圓周側(cè)壁與主旋臂6一端的端面固接；

主旋臂6的另一端與連接臂7的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在主旋臂6另一端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端的外圓周側(cè)壁與連接臂一端的端面固接。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式一相同。

如此設(shè)計(jì)通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)主支撐臂1與水平轉(zhuǎn)臂2、水平轉(zhuǎn)臂2與垂直支臂3、垂直支臂3與斜拉支臂4、斜拉支臂4與主旋臂6和主旋臂6與連接臂7之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I還包括第一光電檢測(cè)器18、第一編碼盤19、第二光電檢測(cè)器20和第二編碼盤21，第一編碼盤19固接在輸出軸10上，第一光電檢測(cè)器18設(shè)置在第一編碼盤19的一側(cè)，第二編碼盤21固接在主傳動(dòng)軸14上，第二光電檢測(cè)器20設(shè)置在第二編碼盤21的一側(cè)，第一光電檢測(cè)器18和第二光電檢測(cè)器20均固接在殼體17的內(nèi)側(cè)壁上。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式一或二相同。

第一光電檢測(cè)器18通過與第一編碼盤19的配合使用能夠檢測(cè)減速電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)角度，第二光電檢測(cè)器20通過與第二編碼盤21的配合使用能夠檢測(cè)主傳動(dòng)軸14特定的位置?？刂瓢?能夠接收第一光電檢測(cè)器18和第二光電檢測(cè)器20的信號(hào)和執(zhí)行控制程序。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式第一編碼盤19上的刻度均勻設(shè)置，第二編碼盤21上的刻度與主傳動(dòng)軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)設(shè)置。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式三相同。

如此設(shè)計(jì)第一編碼盤19的均勻刻度，通過間隔大小來調(diào)整運(yùn)動(dòng)精度；第二編碼盤21根據(jù)主傳動(dòng)軸14的特定位置設(shè)計(jì)雕刻刻度圖案。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述連接軸12的兩端通過一組連接軸承22與殼體17轉(zhuǎn)動(dòng)連接，主傳動(dòng)軸14的兩端通過一組主軸軸承23與殼體17轉(zhuǎn)動(dòng)連接。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式四相同。

如此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)連接軸12和主傳動(dòng)軸14的有效定位。

具體實(shí)施方式六：結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述主傳動(dòng)軸14的末端固接有連接端24。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式四或五相同。

主支撐臂1頂端的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17固接在主支撐臂1頂端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端通過連接端24的外圓周側(cè)壁與水平轉(zhuǎn)臂2一端的端面固接；

垂直支臂3底端的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17固接在垂直支臂3底端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端通過連接端24的外圓周側(cè)壁與水平轉(zhuǎn)臂2另一端的端面固接；

垂直支臂3的頂端與斜拉支臂4的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在垂直支臂3頂端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端通過連接端24的外圓周側(cè)壁與斜拉支臂4一端的端面固接；

斜拉支臂4的另一端與主旋臂6的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在斜拉支臂4另一端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端通過連接端24的外圓周側(cè)壁與主旋臂6一端的端面固接；

主旋臂6的另一端與連接臂7的一端之間的旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，殼體17的側(cè)壁固接在主旋臂6另一端的端面上，主傳動(dòng)軸14末端通過連接端24的外圓周側(cè)壁與連接臂一端的端面固接。

工作原理

主支撐臂1作為整個(gè)支臂承受力最大的支撐，水平轉(zhuǎn)臂2通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以主支撐臂1為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿水平方向旋轉(zhuǎn)，垂直支臂3通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以自身為回轉(zhuǎn)軸沿水平方向自轉(zhuǎn)，斜拉支臂4通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以垂直支臂3的頂端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，主旋臂6通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以斜拉支臂4的另一端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，連接臂7通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I以主旋臂6的另一端為轉(zhuǎn)動(dòng)中心沿豎直方向旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整連接臂7另一端上負(fù)荷的角度，由此實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電控支臂在空間范圍內(nèi)的移動(dòng)。整個(gè)移動(dòng)過程通過主控器5進(jìn)行控制，主控器5分別控制五個(gè)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I的轉(zhuǎn)動(dòng)。

旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)I中，通過主控器5控制控制板8，控制板8控制減速電機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出軸6轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第一齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，第一齒輪9帶動(dòng)第二齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，第二齒輪11帶動(dòng)連接軸12回轉(zhuǎn)，連接軸12帶動(dòng)第三齒輪13轉(zhuǎn)動(dòng)，第三齒輪13帶動(dòng)第四齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，第四齒輪15帶動(dòng)主傳動(dòng)軸14回轉(zhuǎn)，通過主傳動(dòng)軸14帶動(dòng)各支臂轉(zhuǎn)動(dòng)。