[发明专利]一种机械臂末端执行器的快换机构

说明书

本发明涉及一种机械臂末端执行器的快换机构，用于连接机械臂和末端执行器，包括斜槽套、锁紧套、钢球和弹簧，斜槽套套装在锁紧套外部，弹簧套在斜槽套外部，液压缸位于斜槽套和锁紧套的两个法兰面之间，钢球放置在锁紧套通孔中，锁紧套内壁设有挡块，末端执行器连接端设有L形槽和弧形槽，通过L形槽与挡块的配合实现末端执行器的快速安装或拆卸，通过斜槽套对钢球的挤压实现对于末端执行器的锁紧，弹簧保证锁紧的可靠性，液压缸为快换提供动力，具有结构简单、使用方便的优点，能够实现末端执行器的高效更换，且可靠性高。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机械臂末端执行器的快换机构。

背景技术

伴随科技进步，机器人技术在医疗领域得到了广泛应用，现有的手术机器人一般通过机械臂进行操作，由于工作时所面临环境的特殊性，目标动作的多样性，动作的可靠性以及时间跨度等要求，使用单一的末端执行器几乎不可能满足需求，机械臂常常需要更换不同的末端执行器以适应各种要求；而现有技术中的末端执行器与机械臂末端之间往往通过螺栓和法兰连接，拆卸和安装速度慢，极大影响手术机器人的工作效率和完成效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种机械臂末端执行器的快换机构，使机械臂能够根据目标实现需求快速、稳定、可靠的实现末端执行器的更换，提高手术机器人的工作效率，尽量节省时间和空间来为更好的手术完成效果创造条件。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种机械臂末端执行器的快换机构，用于连接机械臂和末端执行器，所述快换机构包括斜槽套、锁紧套、钢球和弹簧，其中，斜槽套套装在锁紧套外部，弹簧套在斜槽套外部，斜槽套的上端面和锁紧套的下端面分别向外部延伸形成法兰面，弹簧位于两个法兰面之间；所述斜槽套的内壁上设有一圈凹槽，所述凹槽由矩形槽和斜槽组成，所述斜槽由矩形槽底部向斜槽套内壁过渡形成；所述锁紧套上与凹槽对应的位置设有左右两个通孔，钢球放置在通孔内，所述通孔与钢球直径相等，锁紧套内壁厚度小于钢球直径，通孔下方的锁紧套内壁上设有两个挡块；

末端执行器连接端为圆柱状结构，侧壁上开设有两个弧形槽和两个L形槽，弧形槽位于L形槽的横槽正上方并与锁紧套上的通孔对应，锁紧套上端通过销轴与机械臂末端的法兰件连接，锁紧套下端与末端执行器连接，通过挡块和L形槽的配合，实现末端执行器的快速安装或拆卸，斜槽套和弹簧的配合能够实现钢球对末端执行器的锁紧或解锁。

所述快换机构还包括两个液压缸，对称设置在斜槽套和锁紧套的法兰面之间，液压缸底端与锁紧套的法兰面连接，液压缸的活塞端与斜槽套的法兰面连接，通过控制液压缸使斜槽套向下运动或向上运动。

进一步地，所述锁紧套内有隔板将锁紧套隔开为上下两个腔体，机械臂末端的法兰件插入上腔体通过销轴与锁紧套连接，末端执行器的连接端插入下腔体与锁紧套进行连接。

机械臂末端的法兰件包括圆柱体，所述圆柱体插入锁紧套上端，通过横向贯穿的销轴实现二者的连接。

有益效果：本发明用于实现医疗机器人机械臂末端执行器的快换，能够提高末端执行器更换的可靠性，提高手术机器人的工作效率，具有以下优点：

1.本发明成本较低，所组成构件结构形状容易加工，对于装配的要求不高，实际操作简便，适合大量生产推广。

2.本发明不仅能够实现末端执行器的快速更换，还具有自锁功能，在自锁弹簧的作用下，保证了此机构锁紧的可靠性。

3.锁紧套的内置挡块与执行器连接端上的L形槽相配合，实现了被连接末端的周向定位，使得安装到位后末端执行器周向不会产生转动，还能够防止末端执行器直接脱落。

4.采用了对侧双液压缸来提供切换末端的动力，无需人力即可实现卸除夹紧力更换末端执行器。

5.此机构与机械臂的连接采用法兰连接件的形式，与市面上现行的机械臂末端连接方式相吻合，可以适用于绝大多数机械臂。

附图说明