專利名稱：2自由度機械臂關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，特別是涉及一種2自由度機械臂關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
從上個世紀九十年代開始，隨著智能機器人技術(shù)、計算機技術(shù)、醫(yī)療外科技術(shù)的迅速發(fā)展，服務(wù)機器人，如微創(chuàng)外科機器人技術(shù)已成為國內(nèi)外學(xué)者和相關(guān)機構(gòu)關(guān)注的國際前沿研究熱點之一。這是一種新型的多學(xué)科交叉技術(shù)領(lǐng)域，其發(fā)展被認為是外科治療手段的一種標志性的進步。目前現(xiàn)有的中國專利CN200910233936. 8涉及一種外科手術(shù)機械臂關(guān)節(jié)液壓鎖緊動力發(fā)生器，包括支撐機構(gòu)、傳動機構(gòu)、推力機構(gòu)和生力機構(gòu)。它具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、鎖緊力矩大、操作和維護方便、使用壽命高等優(yōu)點，但是關(guān)節(jié)鎖緊機構(gòu)在關(guān)節(jié)鎖緊后， 在關(guān)節(jié)之間都存在間隙，造成定位精度不高。

實用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種鎖緊后關(guān)節(jié)間隙小、定位精度高的2自由度機械臂關(guān)節(jié)。( 二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的2自由度機械臂關(guān)節(jié)包括傳動機構(gòu)和生力機構(gòu)，所述的傳動機構(gòu)包括頂桿、上關(guān)節(jié)傳力滑塊和推桿；所述的生力機構(gòu)包括上生力機構(gòu)和下生力機構(gòu)，上生力機構(gòu)包括上關(guān)節(jié)外殼、上關(guān)節(jié)T形軸、關(guān)節(jié)臺體和1號環(huán)形摩擦墊。上關(guān)節(jié)T形軸的下平面的上側(cè)外緣設(shè)有導(dǎo)角，形成楔形面，上關(guān)節(jié)T形軸的桿部的端部設(shè)有外螺紋，上關(guān)節(jié)外殼為中空結(jié)構(gòu)，在上關(guān)節(jié)T形軸的桿部上套裝上關(guān)節(jié)傳力滑塊，上關(guān)節(jié)傳力滑塊中間的圓孔直徑大于上關(guān)節(jié)T形軸桿部的直徑，上關(guān)節(jié)T形軸的桿部通過軸承安裝在上關(guān)節(jié)外殼中，桿部從上關(guān)節(jié)外殼伸出與關(guān)節(jié)臺體的一端螺紋連接，推桿的軸線與上關(guān)節(jié)T形軸的軸線垂直，安裝在上關(guān)節(jié)外殼上，在推桿的端部設(shè)有楔形面，與上關(guān)節(jié)T形軸的楔形面相配合。1號環(huán)形摩擦墊設(shè)置在上關(guān)節(jié)外殼的右端面與關(guān)節(jié)臺體接觸面之間，并突出上關(guān)節(jié)外殼右端面一定距離。下生力機構(gòu)包括2號環(huán)形摩擦墊、下關(guān)節(jié)封蓋，下關(guān)節(jié)T形軸和關(guān)節(jié)支撐軸。下關(guān)節(jié)T形軸為桿部帶外螺紋的空心軸，通過外螺紋連接在關(guān)節(jié)臺體的另一端的下方，下關(guān)節(jié)T 形軸的軸線與上關(guān)節(jié)T形軸的軸線垂直，下關(guān)節(jié)T形軸的下端封裝在下關(guān)節(jié)封蓋中，下關(guān)節(jié)封蓋與關(guān)節(jié)支承軸固聯(lián)；下關(guān)節(jié)T形軸的空心的底部安裝有密封螺栓。所述的密封螺栓與頂桿的下端留有一定的距離，密封螺栓和下關(guān)節(jié)τ形軸之間設(shè)有2號0型密封圈。2號環(huán)形摩擦墊設(shè)置在下關(guān)節(jié)T形軸的下端與下關(guān)節(jié)封蓋的接觸面之間，并突出下關(guān)節(jié)T形軸下端面一定距離。以上所述的頂桿包括1號頂桿、2號頂桿和連接螺套，所述的連接螺套為中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，1號頂桿和2號頂桿分別連接在連接螺套的兩端，1號頂桿的上端與上關(guān)節(jié)傳力滑塊接觸，2號頂桿的下端外周安裝有1號0型密封圈，套裝在下關(guān)節(jié)T形軸的空心中，下端與密封螺栓留有一定距離。作為本實用新型的進一步改進，在所述的下關(guān)節(jié)T形軸上安裝有排氣螺釘，排氣螺釘與下關(guān)節(jié)τ形軸之間設(shè)有5號0型密封圈，螺紋孔與下關(guān)節(jié)T形軸的空心相通。(三)有益效果本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型在兩個關(guān)節(jié)上不需要安裝電機(電機在第三個關(guān)節(jié)上)，通過第三關(guān)節(jié)上的電機推動內(nèi)部的一個與機械臂的第3關(guān)節(jié)相連的推桿，可以同時鎖緊這兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，實現(xiàn)這兩個關(guān)節(jié)的無電機或無電磁制動器的鎖緊，使機械臂成為一個欠驅(qū)動的機械臂。并且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、關(guān)節(jié)輕便、關(guān)節(jié)靈活性好、鎖緊后關(guān)節(jié)剛性好、定位精度高(關(guān)節(jié)鎖緊后達到0間隙)、成本較低。可適用于載荷較輕的服務(wù)機器人，特別是醫(yī)療外科手術(shù)機器人的欠驅(qū)動機械臂關(guān)節(jié)鎖緊機構(gòu)和一體式2自由度關(guān)節(jié)等。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為下關(guān)節(jié)組件的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。由圖1可知本實用新型采用一種2自由度機械臂關(guān)節(jié)，包括傳動機構(gòu)和生力機構(gòu)。所述的傳動機構(gòu)包括頂桿、上關(guān)節(jié)傳力滑塊3和推桿6 ；頂桿包括1號頂桿4、2號頂桿17和連接螺套5，連接螺套5為中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，1號頂桿4和2號頂桿17 分別連接在連接螺套5的兩端，1號頂桿4的上端與上關(guān)節(jié)傳力滑塊3接觸，2號頂桿17的下端外周安裝有1號0型密封圈10，套裝在下關(guān)節(jié)T形軸15的空心中，下端與密封螺栓19
留有一定距離。所述的生力機構(gòu)包括上生力機構(gòu)和下生力機構(gòu)。上生力機構(gòu)包括上關(guān)節(jié)外殼1、上關(guān)節(jié)T形軸2、關(guān)節(jié)臺體7和1號環(huán)形摩擦墊9。關(guān)節(jié)臺體7成“L”形。上關(guān)節(jié)T形軸2的下平面的上側(cè)外緣設(shè)有導(dǎo)角，形成楔形面，其桿部的端部設(shè)有外螺紋，上關(guān)節(jié)外殼1為中空結(jié)構(gòu)，在上關(guān)節(jié)T形軸2的桿部上套裝上關(guān)節(jié)傳力滑塊3，上關(guān)節(jié)傳力滑塊3中間的圓孔直徑大于上關(guān)節(jié)T形軸2桿部的直徑，上關(guān)節(jié)T形軸2的桿部通過軸承8安裝在上關(guān)節(jié)外殼1 中，桿部從上關(guān)節(jié)外殼伸出與關(guān)節(jié)臺體7的一端螺紋連接，推桿6的軸線與上關(guān)節(jié)T形軸2 的軸線垂直，安裝在上關(guān)節(jié)外殼1上，在推桿6的端部設(shè)有楔形面，與上關(guān)節(jié)T形軸2的楔形面相配合。1號環(huán)形摩擦墊9設(shè)置在所述的上關(guān)節(jié)外殼1的右端面與關(guān)節(jié)臺體7接觸面之間，并突出上關(guān)節(jié)外殼1右端面一定距離，使上關(guān)節(jié)外殼1右端面與關(guān)節(jié)臺體7的左端面不直接接觸，但允許相對轉(zhuǎn)動。所述的下生力機構(gòu)包括2號環(huán)形摩擦墊18、下關(guān)節(jié)封蓋14，下關(guān)節(jié)T形軸15和關(guān)節(jié)支撐軸16。所述的下關(guān)節(jié)T形軸15為桿部帶外螺紋的空心軸，通過外螺紋連接在關(guān)節(jié)臺體7的另一端的下方，其軸線與上關(guān)節(jié)T形軸2的軸線垂直，下關(guān)節(jié)T形軸15的下端封裝在下關(guān)節(jié)封蓋14中，下關(guān)節(jié)封蓋14與關(guān)節(jié)支承軸固聯(lián)；下關(guān)節(jié)T形軸15的空心的底部安裝有密封螺栓19。密封螺栓19與頂桿的下端留有一定的距離，密封螺栓19和下關(guān)節(jié)T形軸15之間設(shè)有3號0型密封圈12。2號環(huán)形摩擦墊(18)設(shè)置在下關(guān)節(jié)T形軸(1 的下端與下關(guān)節(jié)封蓋(14)的接觸面之間，并突出下關(guān)節(jié)T形軸(1 下端面一定距離，使下關(guān)節(jié)封蓋15下端面與下關(guān)節(jié)T形軸12的上端面不直接接觸。為了保證密封效果，在下關(guān)節(jié)T形軸15的側(cè)壁與下關(guān)節(jié)封蓋14的接觸面之間安裝有4號0形密封圈13和2號0型密封圈11。此外，為了增加摩擦力和摩擦力矩，在關(guān)節(jié)臺體7上靠近下關(guān)節(jié)封蓋15的上端面的下端面，可以開有環(huán)形槽，用來配置環(huán)形摩擦墊，環(huán)形摩擦墊突出關(guān)節(jié)臺體7下端面一定距離，使下關(guān)節(jié)封蓋15上端面與關(guān)節(jié)臺體7的上端面不直接接觸。并且，在下關(guān)節(jié)T形軸15上安裝有排氣螺釘21，排氣螺釘21與下關(guān)節(jié)T形軸之間設(shè)有5號0形密封圈20，螺釘孔與下關(guān)節(jié)T形軸15的空心相通，便于排出腔體中的空氣，保證壓力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本實用新型的工作原理是當外部作用力垂直向下作用在推桿6上時，靠楔形面結(jié)構(gòu)，這個力產(chǎn)生一個水平分力，推動上關(guān)節(jié)T形軸2向左運動，由于上關(guān)節(jié)T形軸2與關(guān)節(jié)臺體7固聯(lián)，則關(guān)節(jié)臺體7的左端面產(chǎn)生正壓力，緊壓1號環(huán)形摩擦墊9，1號環(huán)形摩擦墊 9的端面上產(chǎn)生摩擦力，以及基于上關(guān)節(jié)T形軸2的軸線的摩擦力矩。從而使上關(guān)節(jié)T形軸 2與關(guān)節(jié)臺體7之間沒有相對運動，上關(guān)節(jié)鎖定。推桿6向下的推力作用在上關(guān)節(jié)傳力滑塊 3上，使上關(guān)節(jié)傳力滑塊3產(chǎn)生向下的位移，垂直向下擠壓1號頂桿4、2號頂桿17。在2號頂桿17下端面的腔體內(nèi)加入液壓油，液壓油從密封螺栓19處加入。當2號頂桿17因推力作用向下運動時，使腔體壓縮，內(nèi)部壓力增大。液壓油的壓力作用在下關(guān)節(jié)T形軸15的上端面和下關(guān)節(jié)封蓋14的下端面上，且為鉛垂方向的作用力，該作用力作用在2號環(huán)形摩擦墊18上，產(chǎn)生相對于下關(guān)節(jié)T形軸15軸線的摩擦力矩，從而使下關(guān)節(jié)牢牢鎖緊。本實用新型在兩個關(guān)節(jié)上不需要安裝電機(電機在第三個關(guān)節(jié)上)，通過第三關(guān)節(jié)上的電機推動內(nèi)部的一個與機械臂的第3關(guān)節(jié)相連的推桿，可以同時鎖緊這兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，實現(xiàn)這兩個關(guān)節(jié)的無電機或無電磁制動器的鎖緊，使機械臂成為一個欠驅(qū)動的機械臂。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種2自由度機械臂關(guān)節(jié)，包括傳動機構(gòu)和生力機構(gòu)，其特征在于所述的傳動機構(gòu)包括頂桿、上關(guān)節(jié)傳力滑塊C3)和推桿(6)；所述生力機構(gòu)包括上生力機構(gòu)，所述上生力機構(gòu)包括上關(guān)節(jié)外殼⑴、上關(guān)節(jié)T形軸⑵、關(guān)節(jié)臺體(7)和1號環(huán)形摩擦墊(9)；所述上關(guān)節(jié)T形軸O)的下平面的上側(cè)外緣設(shè)有導(dǎo)角，形成楔形面，所述上關(guān)節(jié)T形軸O)的桿部末端設(shè)有外螺紋，所述上關(guān)節(jié)外殼(1)為中空結(jié)構(gòu)，在所述上關(guān)節(jié)T形軸( 的桿部上套裝上關(guān)節(jié)傳力滑塊(3)，所述上關(guān)節(jié)傳力滑塊C3)中間的圓孔直徑大于所述上關(guān)節(jié)T形軸(2)桿部的直徑，所述上關(guān)節(jié)T形軸( 的桿部通過軸承(8)安裝在所述上關(guān)節(jié)外殼(1)中，桿部從所述上關(guān)節(jié)外殼(1)伸出與所述關(guān)節(jié)臺體(7)的一端螺紋連接，所述推桿(6)的軸線與所述上關(guān)節(jié)T形軸( 的軸線垂直，安裝在所述上關(guān)節(jié)外殼(1)上，在所述推桿(6)的端部設(shè)有楔形面，與所述上關(guān)節(jié)T形軸( 的楔形面相配合；所述1號環(huán)形摩擦墊(9)設(shè)置在所述上關(guān)節(jié)外殼(1)的右端面與所述關(guān)節(jié)臺體(7)接觸面之間，并突出上關(guān)節(jié)外殼(1)右端面一定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于所述頂桿包括1號頂桿(4)、2號頂桿(17)和連接螺套(5)，所述連接螺套(5)為中空結(jié)構(gòu)，兩端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述1號頂桿 (4)和所述2號頂桿(17)分別連接在所述連接螺套(5)的兩端，所述1號頂桿的上端與所述上關(guān)節(jié)傳力滑塊C3)接觸，所述2號頂桿(17)的下端外周安裝有1號0型密封圈 (10)，套裝在所述下關(guān)節(jié)T形軸(1 的空心中，下端與所述密封螺栓(19)留有一定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于所述生力機構(gòu)還包括下生力機構(gòu)， 所述下生力機構(gòu)包括2號環(huán)形摩擦墊(18)、下關(guān)節(jié)封蓋(14)，下關(guān)節(jié)T形軸(1 和關(guān)節(jié)支撐軸(16)；所述下關(guān)節(jié)T形軸(1 為桿部帶外螺紋的空心軸，通過外螺紋連接在關(guān)節(jié)臺體 (7)的另一端的下方，下關(guān)節(jié)T形軸(1 的軸線與上關(guān)節(jié)T形軸O)的軸線垂直，下關(guān)節(jié)T 形軸(15)的下端封裝在下關(guān)節(jié)封蓋(14)中，下關(guān)節(jié)封蓋(14)與關(guān)節(jié)支承軸固聯(lián)；下關(guān)節(jié) T形軸(1 的空心的底部安裝有密封螺栓(19)；所述2號環(huán)形摩擦墊(18)設(shè)置在所述下關(guān)節(jié)T形軸(1 的下端與所述下關(guān)節(jié)封蓋(14)的接觸面之間，并突出所述下關(guān)節(jié)T形軸 (15)下端面一定距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于所述密封螺栓(19)與所述頂桿的下端留有一定的距離，所述密封螺栓(19)和所述下關(guān)節(jié)T形軸(1 之間設(shè)有2號0型密封圈(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機械臂關(guān)節(jié)，其特征在于在所述的下關(guān)節(jié)T形軸(15)上安裝有排氣螺釘(21)，排氣螺釘與下關(guān)節(jié)T形軸(1 之間設(shè)有5號0型密封圈OO)， 螺紋孔與下關(guān)節(jié)T形軸(1 的空心相通。
專利摘要本實用新型涉及了一種2自由度機械臂關(guān)節(jié)，包括傳動機構(gòu)和生力機構(gòu)，傳動機構(gòu)包括頂桿、上關(guān)節(jié)傳力滑塊(3)和推桿(6)；生力機構(gòu)包括上生力機構(gòu)和下生力機構(gòu)，上生力機構(gòu)包括上關(guān)節(jié)外殼(1)、上關(guān)節(jié)T形軸(2)、關(guān)節(jié)臺體(7)和1號環(huán)形摩擦墊(9)，下生力機構(gòu)包括2號環(huán)形摩擦墊(18)、下關(guān)節(jié)封蓋(14)，下關(guān)節(jié)T形軸(15)和關(guān)節(jié)支撐軸(16)。本實用新型在兩個關(guān)節(jié)上不需要安裝電機，并且結(jié)構(gòu)簡單、關(guān)節(jié)輕便、關(guān)節(jié)靈活性好、鎖緊后關(guān)節(jié)剛性好、定位精度高、成本較低?？蛇m用于載荷較輕的服務(wù)機器人，特別是醫(yī)療外科手術(shù)機器人的欠驅(qū)動機械臂關(guān)節(jié)鎖緊機構(gòu)和一體式2自由度關(guān)節(jié)。
文檔編號B25J17/00GK202271382SQ20112041321
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
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