机械臂及医疗器械 |
|||||||
| 申请号 | CN201710431541.3 | 申请日 | 2017-06-09 | 公开(公告)号 | CN107053249A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 重庆金创谷医疗科技有限公司; | 发明人 | 付铎; 文豪; 冯德友; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 机械臂 及医疗器械，属于机械技术领域。一种机械臂，包括机械臂本体以及电磁控制装置。机械臂本体包括转动臂，电磁控制装置与转动臂连接。电磁控制装置被配置为对转动臂进行 制动 或者解除制动。机械臂利用电磁控制装置对转动臂进行制动，达到对机械臂本体的转动 位置 进行 锁 紧的目的。电磁控制装置还能够解除对转动臂的制动，使转动臂处于能够进行自由转动的状态。电磁控制装置对转动臂的制动使得机械臂本体能够在转动到任意位置时得到锁紧，实现无极锁紧，使得机械臂本体的工作能 力 得到提高。本发明还提供一种医疗器械，其包括了上述的机械臂。该医疗器械能够实施更好的医疗手段，达到更好的 治疗 效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机械臂，其特征在于，包括机械臂本体以及电磁控制装置，所述机械臂本体包括转动臂，所述电磁控制装置与所述转动臂连接，所述电磁控制装置被配置为对所述转动臂进行制动或者解除制动。 |
||||||
| 说明书全文 | 机械臂及医疗器械技术领域[0001] 本发明涉及机械技术领域，具体而言，涉及一种机械臂及医疗器械。 背景技术[0002] 现有的医用机械臂很少见，而实现医用机械臂旋转与锁紧的机构大多选用纯粹机械结构(插销锁紧转动臂，螺纹预紧转动臂等结构)。采用纯粹机械结构的医用机械臂在实现旋转过程中其实用性和操作性差，限于结构原因无法在旋转范围内无极锁紧，只有在结构设定范围内进行间断式机械式锁紧。 发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种机械臂，其结构简单，能够实现无极锁紧，大大提高了机械臂的实用性和可操作性。 [0005] 本发明的实施例是这样实现的： [0006] 一种机械臂，包括机械臂本体以及电磁控制装置。机械臂本体包括转动臂，电磁控制装置与转动臂连接。电磁控制装置被配置为对转动臂进行制动或者解除制动。 [0007] 在本发明较佳的实施例中，电磁控制装置包括制动器基体、制动器分离端。转动臂与制动器分离端连接，制动器基体与制动器分离端可选地连接或分离。 [0008] 在本发明较佳的实施例中，机械臂还包括电机，电机与电磁控制装置的制动器分离端连接，电机能够通过制动器分离端驱动转动臂进行转动。 [0009] 在本发明较佳的实施例中，电机为伺服电机或步进电机。 [0010] 在本发明较佳的实施例中，电磁控制装置包括轴套或连接轴，转动臂通过轴套或连接轴与制动器分离端连接。 [0011] 在本发明较佳的实施例中，机械臂还包括固定机构，机械臂本体安装于固定机构，制动器基体安装于固定机构。 [0013] 在本发明较佳的实施例中，转动臂与水平面形成的夹角包括第一夹角和第二夹角，第一夹角的角度小于第二夹角的角度，且第一夹角的角度大于45°。 [0014] 在本发明较佳的实施例中，转动臂与水平面垂直。 [0015] 在本发明较佳的实施例中，机械臂还包括用于支撑机械臂本体的固定机构，且转动臂能够相对固定机构进行转动。制动器基体安装于固定机构。 [0016] 一种医疗器械，包括上述任意一种机械臂。 [0017] 本发明实施例的有益效果是： [0018] 本发明提供的机械臂利用电磁控制装置对转动臂进行制动，达到对机械臂本体的转动位置进行锁紧的目的。电磁控制装置还能够解除对转动臂的制动，使转动臂处于能够进行自由转动的状态。电磁控制装置对转动臂的制动使得机械臂本体能够在转动到任意位置时得到锁紧，实现无极锁紧，使得机械臂本体的工作能力得到提高。弥补了现有的插销锁紧转动臂，螺纹锁紧转动臂等纯机械锁紧方式所存在的不能无极锁紧的缺陷。同时电磁控制装置与机械臂本体的连接方式简单，实用性高。电磁控制装置的控制系统简单，灵活操控性好。本发明还提供一种医疗器械，其包括了上述的机械臂。医护人员使用医疗器械时，可借助上述机械臂，使机械臂本体到达任意指定的位置，实施更好的医疗手段，达到更好的治疗效果。附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0020] 图1为本发明实施例提供的机械臂的结构示意图； [0021] 图2为图1的II部位的局部放大视图； [0022] 图3为本发明实施例提供的制动器基体与制动器分离端分离时的结构示意图； [0023] 图4为本发明实施例提供的制动器基体与制动器分离端吸合时的结构示意图。 具体实施方式[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0026] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0028] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0029] 此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“垂直”等术语并不表示要求部件绝对水平或垂直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。 [0030] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0031] 实施例 [0032] 请参照图1，图1为本实施例提供的机械臂100的结构示意图。机械臂100包括机械臂本体110和连接于机械臂本体110的电磁控制装置130。电磁控制装置130与机械臂本体110连接并能够对机械臂本体110进行制动，阻止机械臂本体110进行转动。电磁控制装置 130还能够选择解除上述制动行为，使机械臂本体110处于可进行自由转动的状态。 [0033] 请参照图2，图2为图1的II部位的局部放大视图。机械臂本体110包括转动臂112。转动臂112一端与机械臂本体110连接，另一端与电磁控制装置130连接。转动臂112可转动地连接于电磁控制装置130上，便于转动臂112带动机械臂本体110进行转动。 [0034] 较佳地，本实施例中机械臂本体110垂直于水平面进行安装，转动臂112为垂直于水平面的竖直轴，因此机械臂本体110能够在水平方向上绕转动臂112进行转动。该种安装方式在实际应用中的效果较佳，能够最大程度避免机械臂本体110的重量对其绕竖直的转动臂112的旋转带来影响。 [0035] 当然，在本发明的其他实施例中，机械臂本体110还可以与水平面呈其他角度安装，例如20°、45°等。较佳地，转动臂112与水平面形成的夹角包括第一夹角和第二夹角。其中第一夹角的角度小于第二夹角的角度，且第一夹角的角度大于45°。第一夹角的角度大于45°能够较好的克服机械臂本体110的重力对其旋转带来的不良影响，例如增加旋转的阻力，增加转动臂112的磨损等。 [0036] 本实施例中，机械臂本体110较佳地还设置有固定机构114，便于对机械臂本体110和电磁控制装置130进行固定，例如将机械臂本体110固定于手术台，工厂流水线的操作台面等，将电磁控制装置130的部分电磁主体部位安装于固定机构114以进行固定。固定机构114可以采用各种各样的结构，只要能够达到固定机械臂本体110和电磁控制装置130的目的即可。 [0037] 电磁控制装置130采用电控方式对转动臂112进行制动或者解除制动，使得机械臂本体110的锁紧和释放操作更方便，且锁紧更及时，锁紧位置更准确。本实施例中，电磁控制装置130可选用永磁制动器、电磁制动器、电磁离合器、电磁刹车器等电磁式的制动装置中的一种，本实施例不做具体限定。 [0038] 较佳地，电磁控制装置130包括制动器基体132以及制动器分离端134。制动器基体132以及制动器分离端134上均设置同轴的安装孔(图中未示出)，转动臂112设置于安装孔内并与制动器分离端134连接。制动器基体132与制动器分离端134可选地进行连接或分离。 制动器分离端134可以选择在通电时与制动器基体132连接，断电时与制动器基体132分离； 制动器分离端134也可以选择在断电时与制动器基体132连接，通电时与制动器基体132分离。具体根据电磁控制装置130的电路连接方式而定。当制动器基体132与制动器分离端134连接时，两者吸合成为固定一体，其接触面产生摩擦力，从而使转动臂112在其旋转轴向停止转动，从而对机械臂本体110的位置进行锁紧。当制动器基体132与制动器分离端134分离时，转动臂112可以在制动器基体132的安装孔内进行转动，同时带动制动器分离端134进行转动。 [0039] 使转动臂112进行转动的驱动方式可以是手动提供的转动，也可以是动力装置提供的转动。例如，在本发明的其他实施例中，可在制动器分离端134上安装电机(图中未示出)，省去人力操作旋转机械臂本体110的麻烦。当制动器基体132与制动器分离端134分离时，电机通电即可驱动转动臂112进行旋转，进而带动机械臂本体110进行转动，具体可将电机的输出轴与转动臂112连接。电机可以选用常用的步进电机、伺服电机等，较佳地，可采用输出控制精准度较高的伺服电机，便于为医学治疗手段提供更高精度的服务，提高医学治疗过程的操作效率。 [0040] 当然，手动控制转动臂112的优势在于能够更灵活的控制机械臂本体110的旋转位置，再加上电磁控制装置130的制动能力，使得机械臂本体110在结构简单、经济成本低的情况下也能够实现良好的锁紧与转动。而加入电机控制转动臂112的转动时，使机械臂本体110的控制系统更为复杂，且经济成本增加，普通电机结构下驱动机械臂本体110进行转动时，其惯性较大，不利于及时制动。但若需要机械臂本体110进行连续性的转动工作，此时电机的设置就发挥出较大的优势，其工作效率能够大大提高。本实施例中提供的机械臂100仅具有手动转动的工作方式，在本发明其他实施例中，可以提供同时具有手动转动和电机驱动转动两种工作方式的机械臂100。 [0041] 较佳地，本发明的其他实施例中，制动器基体132以及制动器分离端134上的同轴安装孔内还设有轴套(图中未示出)，轴套连接了制动器基体132以及制动器分离端134。转动臂112安装于轴套内，减少了转动臂112在其径向方向上的左右晃动，提高了转动臂112转动时的稳定性。制动器基体132与制动器分离端134连接时，两者接触面的摩擦力挤压轴套，再由轴套将摩擦力传递给转动臂112使转动臂112制动，完成对机械臂本体110的锁紧。当然，也可以在轴套上安装键槽，进一步提高制动的及时性。 [0042] 进一步，对制动器基体132和制动器分离端134的结构进行举例说明。 [0043] 请参照图3，图3所示为制动器基体132与制动器分离端134分离时的状态。制动器基体132安装于固定机构114，制动器基体132可选地与制动器分离端134连接或者分离。 [0044] 制动器分离端134包括衔铁140和底座142，底座142分别连接衔铁140和轴套。当制动器基体132通电时，衔铁140从制动器基体132上分离(这种分离可以是两种状态：1、衔铁140脱离制动器基体132后无相对摩擦力；2、衔铁140没有脱离制动器基体132，但是与制动器基体132相互没有作用力。)衔铁140可通过底座142带动轴套转动。当断电时，衔铁140吸合在制动器基体132上，从而通过底座142对轴套及转动臂112进行制动。 [0045] 可进一步参照图4，图4所示为制动器基体132与制动器分离端134吸合(连接)时的状态，即衔铁140与制动器基体132吸合时的状态。不同的制动器其具体的结构也不相同，本实施例仅是举例说明，但不限于上述结构。 [0046] 电磁控制装置130通电时，在电磁力的作用下，衔铁140被吸向底座142。此时衔铁140与制动器基体132分离，解除了对转动臂112的制动，使转动臂112处于可自由转动的状态，即图3所示的状态。 [0047] 此时，若转动臂112在外力作用下进行转动，则制动器分离端134随着转动臂112一并进行转动。转动臂112可以在其转动过程的任意时刻停止，即可以在转动过程的任意时刻对机械臂本体110进行锁紧。现有技术中的纯机械锁紧方式(例如：插销锁紧转动臂，螺纹预紧转动臂)，只能使机械臂本体110转动到预设位置后才能对其进行锁紧。本实施例提供的机械臂100，其能够实现无极锁紧，即可以在机械臂本体110转动的任意时刻、任意位置进行制动锁紧，且结构简单，噪音小，机械臂本体110的实用性增强，满足用户更多样化的使用需求。 [0048] 当然，在本发明的其他实施例中，也可采用通电制动的方式对转动臂112进行制动。该种方式下衔铁140与制动器基体132在断电与通电时的连接状态与通电制动方式下相反。 [0049] 机械臂100的工作原理是： [0050] 电磁控制装置130通电时，在电磁力的作用下，衔铁140被吸向底座142。此时衔铁140与制动器基体132分离，解除对转动臂112的制动，使转动臂112处于可自由转动的状态。 手动带动机械臂本体110进行旋转，此时转动臂112在制动器基体132的安装孔内进行转动，同时带动制动器分离端134一并进行转动。电磁控制装置130断电时，衔铁140吸附在制动器基体132上，从而通过底座142对轴套及转动臂112进行制动，从而对机械臂本体110的旋转位置进行锁定。机械臂100的锁定控制系统结构简单，经济成本低，控制灵活，操作简单，并且能够实现单纯机械结构锁定不能达到的无极锁定，大大提高机械臂100的实用性，能够满足更多用户的不同使用需求。 [0051] 本发明实施例还提供一种医疗器械，其包括机械臂100。医护人员借助该种医疗器械对患者实施医疗手术时，可使医疗器械的工作部位停留在任意指定位置，并进行及时锁紧，方便医护人员的进一步操作，提高手术成功几率，帮助患者及早康复。 [0052] 综上，本发明的实施例提供的机械臂100利用电磁控制装置130对转动臂112进行制动，达到对机械臂本体110的转动位置进行锁紧的目的。电磁控制装置130还能够解除对转动臂112的制动，使转动臂112处于能够进行自由转动的状态。电磁控制装置130对转动臂112的制动使得机械臂本体110能够在转动到任意位置时得到锁紧，实现无极锁紧，使得机械臂本体110的工作能力得到提高。弥补了现有的插销锁紧转动臂，螺纹锁紧转动臂等纯机械锁紧方式所存在的不能无极锁紧的缺陷。同时电磁控制装置130与机械臂本体110的连接方式简单，实用性高。电磁控制装置130的控制系统简单，灵活操控性好。本发明实施例提供的一种医疗器械，其包括了上述的机械臂100。医护人员使用医疗器械时，可借助上述机械臂100，使机械臂本体110到达任意指定的位置，实施更好的医疗手段，达到更好的治疗效果。 [0053] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈