[发明专利]抗衡组件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及抗衡装置，并且更具体地涉及一种用于机械臂接头的抗衡装置。

背景技术

包括机械臂的设备已经显示出对各种工业程序或医疗程序有很大的帮助价值，例如，操纵工具、操纵摄像头或传感器等，机械臂能够保持和引导有效负载。

这些设备通常具有一个或多个自由度，且可进行手动驱动，其中，一个或多个自由度可通过人类用户提供的动力而配备有制动能力，或可为自动的，其中，至少一个自由度由计算机控制的促动器驱动。

平衡机构可用于为铰链臂和/或铰接臂抵消重力。对重力影响的消除或减小容许使用较小的动力源、齿轮和/或由手动用户付出的较少劳动强度。从成本观点考虑，这是所期望的，且容许了更为紧凑的设计，这继而又容许了工作区的较大的可接近能力。

例如，美国专利No.4,756,204、美国专利No.4,546,233或美国专利No.4,500,251之前已经公开了几种抗衡机构。

用于铰接臂和铰链机构的平衡机构包括配重。然而，使用配重可导致增加质量和增大臂的惯性。

拉伸弹簧或被动气动平衡器可用于在小角度内或单个象限(即，从水平到竖直向上的定向)内平衡。然而，常规拉伸弹簧通常不会充分地平衡重力负载。另外，大多数弹簧平衡方法所固有的是，仅能对一种或两种的臂和弹簧的组合构造完全平衡。当机械手沿两个可能方向中的任一个离开此构造时，就产生失衡。因此，当取消或减小致动时，机构在重力作用下就会有漂移(drifting)或下落的危险。因此，此类机构通常设有制动器来减轻潜在危险，或者是抵抗重力的失去平衡。

作用在小力矩臂上的压缩弹簧可克服角度限制问题，且在机械手的行程的整个范围内提供良好平衡。然而，在重力作用下漂移或下降的问题也存在于压缩弹簧的情况下。

本发明的方面的目的在于提供用于机械臂的接头的抗衡组件。

发明内容

在一方面，提供一种用于机械臂接头的抗衡组件，其包括：

第一力产生装置；

第二力产生装置；

第一力产生装置和第二力产生装置分别与至少第一凸轮和第二凸轮相互作用；

第一凸轮和第二凸轮相对于接头的枢轴偏心地固定；

并且，第一弹簧与第二弹簧，以及第一凸轮与第二凸轮的关系在接头的旋转期间中得以保持。

在另一方面，提供一种机械臂组件，包括：

围绕枢轴可旋转的臂，

用于将臂保持在基准处的第一力产生装置，

用于补偿第一力产生装置来将臂保持在除基准外的位置的第二力产生装置。

附图说明

现在参照附图仅以举例的方式描述实施例，在附图中：

图1a示意出了在机械臂接头处的双弹簧抗衡组件，其使用固定到地面上的弹簧和相对于接头枢轴偏心地设置的凸轮；

图1b示意出了图1a中所示的抗衡组件在不同定向的弹簧和凸轮下的变型；

图1c示意出了具有附接到有效负载臂上的弹簧的双弹簧抗衡组件；

图1d示意出了具有被加装到图1b中所示的抗衡组件上的附加的弹簧和附加的凸轮的三弹簧抗衡组件；

图1e示意出了图1d中所示的抗衡组件在除去了一个弹簧而导致两个弹簧与三个凸轮相互作用的情况下的简化变型；

图1f示意出了图1d中所示的抗衡组件的机械臂；和用于机械臂的弹簧平衡机构中的弹簧/凸轮关系；

图1g与图1f相同，只是除去了弹簧的螺栓头延伸部，以便更清楚地示出两个凸轮；

图2a示意出了双弹簧抗衡组件的截面视图，其示出了弹簧联接到相对于接头枢轴偏心地设置的凸轮上；

图2b为示意出图2a中所示的每个弹簧-凸轮组件之间的几何关系的示意图；

图3示意出了包括图2中所示的弹簧平衡机构的变型的机械臂的截面视图；

图4示意出了在机械臂旋转的多种构造中的弹簧与凸轮之间的相位关系；

图5示意出了图3中呈现的设计的变型；以及

图6示意出了可包括图1中所示的弹簧平衡机构的医疗引导设备的实例。

具体实施方式