一种机械臂的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种机械臂。

背景技术：

众所周知，由于术后、瘫痪、休克、麻醉、昏迷以及失能的病人或老年人身体机能的损伤、退化而失去或缺乏行动能力，护理工作难度很大，针对该群体的护理工作，主要包括进食服务、移乘搬运以及个人卫生清洁。目前，移乘搬运基本都是通过人工实现的，医院大多以传统的转运方式为主，依靠多名医护人员抬、抱、扶来完成护理对象的转运工作，这类转运方式由于工作模式很难标准化，不仅增加了护理人员的负担，护理对象受到二次损伤或跌落的危险情况时有发生。因此，研制出一种代替人工的机器人来实现移乘搬运是本领域技术人员亟待解决的技术问题。公开号为cn108724213a的中国发明专利申请，就公开了一种移乘机器人，该机器人的左承重托板和右承重托板在托举、移动病人时，病人容易滑落，安全性低。

技术实现要素：

本发明就是为了解决现有移乘机器人在的托举、移动病人时，病人容易滑落，安全性低的技术问题，提供了一种能够避免病人滑落，安全性高的机械臂。

本发明的技术方案是，提供一种机械臂，包括支撑架、底板、中间托板、左端托板、右端托板、右端托板支架、右端托板连杆、左端托板支架、左端托板连杆、电机、双向丝杠、第一推拉块、第二推拉块、左弯曲连杆、右弯曲连杆、左端托板固定杆和右端托板固定杆，电机与支撑架连接，底板与支撑架连接，电机的输出轴通过联轴器与双向丝杠连接，轴承座连接于底板上，轴承座连接有轴承，双向丝杠穿过轴承；双向丝杠设有左螺纹和右螺纹，第一推拉块设有内螺纹，第一推拉块的内螺纹与双向丝杠的左螺纹连接匹配；第二推拉块设有内螺纹，第二推拉块的内螺纹与双向丝杠的右螺纹连接匹配；左弯曲连杆的一端与第一推拉块铰接，另一端与左端托板固定杆铰接；右弯曲连杆的一端与第二推拉块铰接，另一端与右端托板固定杆铰接；右端托板支架与底板连接，右端托板连杆的下端与右端托板支架铰接，右端托板连杆的上端与右端托板的底面连接；右端托板与右端托板固定杆连接；左端托板支架与底板连接，左端托板连杆的下端与左端托板支架铰接，左端托板连杆的上端与左端托板的底面连接；左端托板与左端托板固定杆连接；中间托板与底板连接，左端托板与中间托板的左端之间存在间隙，右端托板与中间托板的右端之间存在间隙；底板设有左端托板连杆通道，左端托板连杆穿过左端托板连杆通道。

优选地，左弯曲连杆为左弧形连杆，右弯曲连杆为右弧形连杆。

优选地，右端托板和中间托板之间设有与底板滑动连接的右间隙板，左端托板和中间托板之间设有与底板滑动连接的左间隙板。

优选地，机械臂还包括滑轨一和滑轨二，滑轨一和滑轨二分别连接在底板上，第一推拉块的一端与滑轨一的滑块连接，另一端与滑轨二的滑块连接；第二推拉块的一端与滑轨一的滑块连接，另一端与滑轨二的滑块连接。

优选地，左弧形连杆有两个，分别是第一左弧形连杆和第二左弧形连杆；右弧形连杆有两个，分别是第一右弧形连杆和第二右弧形连杆；第一左弧形连杆的一端与第一推拉块铰接，另一端与左端托板固定杆铰接；第二左弧形连杆的一端与第一推拉块铰接，另一端与左端托板固定杆铰接；第一右弧形连杆的一端与第二推拉块铰接，另一端与右端托板固定杆铰接；第二右弧形连杆的一端与第二推拉块铰接，另一端与右端托板固定杆铰接。

优选地，右端托板支架有两个，分别是第一右端托板支架和第二右端托板支架；右端托板连杆有两个，分别是第一右端托板连杆和第二右端托板连杆；左端托板支架有两个，分别是第一左端托板支架和第二左端托板支架；左端托板连杆有两个，分别是第一左端托板连杆和第二左端托板连杆；第一右端托板支架与底板连接，第一右端托板连杆的下端与第一右端托板支架铰接，第一右端托板连杆的上端与右端托板连接；第二右端托板支架与底板连接，第二右端托板连杆的下端与第二右端托板支架铰接，第二右端托板连杆的上端与右端托板连接；右端托板固定杆位于第二右端托板连杆和第一右端托板连杆之间；

第一左端托板支架与底板连接，第一左端托板连杆的下端与第一左端托板支架铰接，第一左端托板连杆的上端与左端托板连接，第二左端托板支架与底板连接，第二左端托板连杆的下端与第二左端托板支架铰接，第二左端托板连杆的上端与左端托板连接，左端托板固定杆位于第一左端托板连杆和第二左端托板连杆之间；

左端托板连杆通道有两个，分别是第一左端托板连杆通道和第二左端托板连杆通道，第一左端托板连杆穿过第一左端托板连杆通道，第二左端托板连杆穿过第二左端托板连杆通道。

优选地，底板设有第一左弧形连杆容纳孔和第二左弧形连杆容纳孔，底板的右端设有第一右弧形连杆容纳缺口和第二右弧形连杆容纳缺口，第二左弧形连杆的中间部分位于第二左弧形连杆容纳孔中，第一左弧形连杆的中间部分位于第一左弧形连杆容纳孔中。

优选地，中间托板的左端设有第一缺口和第二缺口，右端设有第三缺口和第四缺口；左端托板上靠近中间托板的侧边设有第一缺口和第二缺口；右端托板上靠近中间托板的侧边设有第一缺口和第二缺口。

本发明的有益效果是：机械臂托举、移动病人时，避免病人滑落情况的发生，稳定性高，安全性高。机械臂的结构巧妙，厚度尺寸较小，承重能力强。机械臂的厚度小，厚度能够达到50mm左右，能够节省空间，且能够以较小的厚度提供较大的支撑力矩。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是机械臂的立体图；

图2是机械臂的主视图；

图3是机械臂的俯视图；

图4是机械臂的右视图；

图5是图1所示结构去掉中间托板、左端托板、右端托板、左间隙板、右间隙板后的结构示意图；

图6是图5所示结构的主视图；

图7是图5所示结构的俯视图；

图8是图3中a-a方向的剖视图；

图9是图3中c-c方向的剖视图；

图10是底板、左端托板、第二左端托板支架和第二左端托板连杆连接在一起的示意图；

图11是图10所示结构的俯视图；

图12是图11中b-b方向的剖视图；

图13是底板的立体图；

图14是底板的俯视图；

图15是底板的侧视图；

图16是右端托板的结构示意图；

图17是活动板的立体图；

图18是活动板的主视图；

图19是活动板的俯视图；

图20是活动板的右视图；

图21是机械臂的左端托板和右端托板从图1和3中的水平状态向上翻转后的状态示意图；

图22是图21中d-d方向的剖视图；

图23是图21所示结构去掉外壳后的立体图；

图24是图23所示结构的主视图；

图25是图23所示结构去掉中间托板和左间隙板后的示意图；

图26是图25所示结构的俯视图；

图27是图23所示结构去掉活动板后的示意图；

图28是图27所示结构的主视图；

图29是第一左弧形连杆为三角形弯曲状的示意图；

图30是右间隙板安装在.底板上的结构示意图；

图31是图30所示结构的侧视图；

图32是图30中第三弹簧与右间隙板连接示意图；

图33是机械臂的一种应用场合示意图。

图中符号说明：

1.外壳，2.支撑架，3.底板，301.第一左端托板连杆通道，302.第二左端托板连杆通道，303.第一左弧形连杆容纳孔，304.第二左弧形连杆容纳孔，305.第一右弧形连杆容纳缺口，306.第二右弧形连杆容纳缺口，4.活动板，401.第一右弧形连杆容纳缺口，402.第二右弧形连杆容纳缺口，403.第一右端托板连杆通道，404.第二右端托板连杆通道，5.第一右端托板支架，6.第一右端托板连杆，7.销轴，8.中间托板，801.第一缺口，802.第二缺口，803.第三缺口，804.第四缺口，9.左端托板，901.第一缺口，902.第二缺口，10.右端托板，101.第一缺口，102.第二缺口，103.连接孔，11.第一左端托板支架，12.第一左端托板连杆，13.销轴，14.右间隙板，15.双向丝杠，1501.左螺纹，1502.右螺纹，16.联轴器，18.滑轨一，19.滑轨二，20.第一推拉块，21.第二推拉块，22.左间隙板，23.第一左弧形连杆，24.第二左弧形连杆，25.第一右弧形连杆，26.第二右弧形连杆，27.第一轴承座，28.第二轴承座，29.第三轴承座，30.滚针轴承，31.角接触球轴承，32.角接触球轴承，33.顶盖，34.步进电机，35.滚针轴承，36.滚针轴承，37.滚针轴承，38.滚针轴承，39第一直线轴承，40.第一导向杆，41.第一导向杆支架，42.第二导向杆支架，43.第二导向杆，44.第二左端托板支架，45.第二左端托板连杆，46.销轴，47.第二右端托板支架，48.第二右端托板连杆，49.销轴，50.左端托板固定杆，60.右端托板固定杆，61.第三导向杆支架，62.第四导向杆支架，63.l型板，64.第三导向杆，65.第四导向杆，66.第三弹簧，67.第四弹簧，68.底座，69.升降装置。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-12所示，本发明的机械臂包括外壳1、支撑架2、底板3、活动板4、第一右端托板支架5、第一右端托板连杆6、销轴7、中间托板8、左端托板9、右端托板10、第一左端托板支架11、第一左端托板连杆12、销轴13、双向丝杠15、联轴器16、滑轨一18、滑轨二19、第一推拉块20、第二推拉块21、第一左弧形连杆23、第二左弧形连杆24、第一右弧形连杆25、第二右弧形连杆26、第一轴承座27、第二轴承座28、第三轴承座29、滚针轴承30、角接触球轴承31、角接触球轴承32、顶盖33、步进电机34、滚针轴承35、滚针轴承36、滚针轴承37、滚针轴承38、第二左端托板支架44、第二左端托板连杆45、销轴46、第二右端托板支架47、第二右端托板连杆48、销轴49、左端托板固定杆50、右端托板固定杆60，步进电机34固定安装在支撑架2上，外壳1与支撑架2连接，步进电机34位于外壳1的内腔中。底板3与支撑架2固定连接，步进电机34的输出轴通过联轴器16与双向丝杠15连接，第一轴承座27、第二轴承座28、第三轴承座29分别安装在底板3上，滚针轴承30与第一轴承座27连接，角接触球轴承31与第二轴承座28连接，角接触球轴承32与第三轴承座29连接，顶盖33与第三轴承座29连接，双向丝杠15穿过滚针轴承30、角接触球轴承31、角接触球轴承32，这三个轴承支撑住双向丝杠15。双向丝杠15设有左螺纹1501和右螺纹1502，第一推拉块20设有内螺纹，第一推拉块20的内螺纹与双向丝杠15的左螺纹连接匹配；第二推拉块21设有内螺纹，第二推拉块21的内螺纹与双向丝杠15的右螺纹连接匹配。滑轨一18、滑轨二19分别安装在底板3上，滑轨一18和滑轨二19与双向丝杠15并排设置；第一推拉块20的一端与滑轨一18的滑块连接，另一端与滑轨二19的滑块连接；第二推拉块21的一端与滑轨一18的滑块连接，另一端与滑轨二19的滑块连接。第二左弧形连杆24的一端通过滚针轴承35与第一推拉块20铰接在一起，另一端通过滚针轴承36与左端托板固定杆50铰接在一起；同样的，第一左弧形连杆23的一端通过滚针轴承与第一推拉块20铰接在一起，另一端通过滚针轴承与左端托板固定杆50铰接在一起。第二右弧形连杆26的一端通过滚针轴承37与第二推拉块21铰接在一起，另一端通过滚针轴承38与右端托板固定杆60铰接在一起；同样的，第一右弧形连杆25的一端通过滚针轴承与第二推拉块21铰接在一起，另一端通过滚针轴承与右端托板固定杆60铰接在一起。第一右端托板支架5与底板3的底部固定连接，第一右端托板连杆6的下端通过销轴7与第一右端托板支架5铰接在一起，第一右端托板连杆6的上端与右端托板10的底面固定连接。结合图23所示，第二右端托板支架47与底板3的底部固定连接，第二右端托板连杆48的下端通过销轴49与第二右端托板支架47铰接在一起，第二右端托板连杆48的上端与右端托板10的底面固定连接。右端托板固定杆60与右端托板10的底面固定连接，右端托板固定杆60位于第二右端托板连杆48和第一右端托板连杆6之间。两个l型板63固定安装在活动板4上，右端托板10的底面与l型板63固定连接。第一左端托板支架11与底板3的底部固定连接，第一左端托板连杆12的下端通过销轴13与第一左端托板支架11铰接在一起，第一左端托板连杆12的上端与左端托板9的底面固定连接。第二左端托板支架44与底板3的底部固定连接，第二左端托板连杆45的下端通过销轴46与第二左端托板支架44铰接在一起，第二左端托板连杆45的上端与左端托板9的底面固定连接。左端托板固定杆50与左端托板9的底面固定连接，左端托板固定杆50位于第一左端托板连杆12和第二左端托板连杆45之间。中间托板8与底板3固定连接，左端托板9与中间托板8的左端之间存在间隙，右端托板10与中间托板8的右端之间存在间隙，左端托板9、中间托板8和右端托板10三者位于同一水平面内。中间托板8盖住底板3中的第一推拉块20、第二推拉块21等传动机构。

中间托板8的左端设有第一缺口801、第二缺口802，右端设有第三缺口803、第四缺口804。左端托板9上靠近中间托板8的侧边设有第一缺口901、第二缺口902。结合图16所示，右端托板10上靠近中间托板8的侧边设有第一缺口101、第二缺口102、连接孔103。

如图13、14和15所示，底板3的左部分设有第一左端托板连杆通道301、第二左端托板连杆通道302、第一左弧形连杆容纳孔303、第二左弧形连杆容纳孔304，底板3的右端设有第一右弧形连杆容纳缺口305和第二右弧形连杆容纳缺口306，第一左弧形连杆容纳孔303和第二左弧形连杆容纳孔304位于中间部位，第一左端托板连杆通道301和第二左端托板连杆302位于两侧。第一左端托板连杆12穿过第一左端托板连杆通道301，第二左端托板连杆45穿过第二左端托板连杆通道302。第二左弧形连杆24的中间部分位于第二左弧形连杆容纳孔304中，第一左弧形连杆23的中间部分位于第一左弧形连杆容纳孔303中。设计第一左弧形连杆容纳孔303和第二左弧形连杆容纳孔304的目的主要是让底板3的厚度更小，可以不设置这两个孔，只要底板3中的空间足够大能容纳第一左弧形连杆23、第二左弧形连杆24即可。

如图17-20所示，活动板4设有第一右弧形连杆容纳缺口401、第二右弧形连杆容纳缺口402、第一右端托板连杆通道403、第二右端托板连杆通道404，第一右弧形连杆容纳缺口401和第二右弧形连杆容纳缺口402位于中间部位，第一右端托板连杆通道403和第二右端托板连杆通道404位于两侧。第一右弧形连杆25的中间部分位于第一右弧形连杆容纳缺口401和底板3上的第一右弧形连杆容纳缺口305合在一起形成的空间中，也就是说第一右弧形连杆25的一部分位于第一右弧形连杆容纳缺口305中。第二右弧形连杆26的中间部分位于第二右弧形连杆容纳缺口402和第二右弧形连杆容纳缺口306合在一起形成的空间中，也就是说第二右弧形连杆26的一部分位于第二右弧形连杆容纳缺口306中。第二右端托板连杆48穿过第二右端托板连杆通道404，第一右端托板连杆6穿过第一右端托板连杆通道403。可以不设置第一右弧形连杆容纳缺口305和第二右弧形连杆容纳缺口306，只要底板3中的空间足够大能容纳第一右弧形连杆25、第二右弧形连杆26即可。

下面描述本发明机械臂的工作过程，通常情况下，在现有技术的护理移乘机器人上安装两组本发明的机械臂，作为护理移乘机器人的双臂，比如用本发明的两组机械臂替换公开号为cn108724213a的中国发明专利申请中的左承重托板和右承重托板。

在如图1所示的初始状态下，中间托板8、左端托板9和右端托板10均处于同一水平面，两组机械臂以双臂支撑抱人的方式托举病人，实施移动、换乘、转运工作，此时病人有滑落的风险。因此，如图23至26所示，启动步进电机34，步进电机34带动双向丝杠15旋转，第一推拉块20和第二推拉块21向中间移动而相互靠拢，第一推拉块20驱动第一左弧形连杆23和第二左弧形连杆24抬起使左端托板9向上翻转一定角度，第二推拉块21驱动第一右弧形连杆25和第二右弧形连杆26抬起使右端托板10向上翻转一定角度，此时左端托板9和右端托板10就会阻挡病人的身体，防止病人滑落脱离机械臂。左端托板9向上翻转的过程中，左端托板9和中间托板8之间的间隙会逐渐缩小，从图中可以看出，由于左端托板9上的第一缺口901、第二缺口902以及中间托板8上第一缺口801、第二缺口802的存在，第一左弧形连杆23不会与中间托板8干涉，也不会与左端托板9干涉；第二左弧形连杆24不会与中间托板8干涉，也不会与左端托板9干涉，第一左弧形连杆23和第二左弧形连杆24不会凸出左端托板9的上表面，也不会凸出中间托板8的上表面，中间托板8和左端托板9的结合部位是平滑过渡的；同时，能实现左端托板9尽可能大的反转角度(本实施例图中显示的是最大45°角)。右端托板10向上翻转的过程中，右端托板10和中间托板8之间的间隙会逐渐缩小，由于右端托板10第一缺口101、第二缺口102以及中间托板8上第三缺口803、第四缺口804的存在，第一右弧形连杆25不会与中间托板8干涉，也不会与右端托板10干涉，第二右弧形连杆26不会与中间托板8干涉，也不会与右端托板10干涉，第一右弧形连杆25和第二右弧形连杆26不会凸出右端托板10的上表面，也不会凸出中间托板8的上表面，中间托板8和右端托板10的结合部位是平滑过渡的；同时，能保证右端托板10尽可能大的反转角度(最大45°)。需要说明的是，如果没有第一缺口901、第二缺口902、第一缺口801、第二缺口802，左端托板9向上翻转的角度会变小的，在35°左右；如果没有第一缺口101、第二缺口102、第三缺口803、第四缺口804，右端托板10向上翻转的角度会变小的，在35°左右。

需要说明的是，第一左弧形连杆23、第二左弧形连杆24、第一右弧形连杆25和第二右弧形连杆26设计为弧形结构是优选的方案，这种方案在保证尺寸要求的前提下，可以避免弧形连杆在抬起过程中对人体造成挤压，除此之外，四个弧形连杆还可以设计为如图29所示的呈三角形等其他弯曲状连杆。

从图27和28可知，活动板4的作用主要是罩住右端托板固定杆60以及第一右弧形连杆25和第二右弧形连杆26的一部分。如图28所示，本发明机械臂，节省空间，厚度h为50mm左右，且能够以较小的厚度提供较大的支撑力矩。

当右端托板10向上翻转，右端托板10和中间托板8之间的间隙会逐渐缩小的过程中，间隙可能会夹到病人的衣服或身体，因此，为了避免夹到病人，在右端托板10和中间托板8之间设置可滑动的右间隙板14，同理，在左端托板9和中间托板8之间设置可滑动的左间隙板22，如图1、8、10、12、25、26所示。如图26、30、31、32所示，第三导向杆支架61与底板3固定连接，第三导向杆64与第三导向杆支架61固定连接，第四导向杆支架62与底板3固定连接，第四导向杆65与第四导向杆支架62固定连接。第三弹簧66的一端与底板3连接，另一端与右间隙板14的一侧连接；第四弹簧67的一端与底板3连接，另一端与右间隙板14的另一侧连接。第三直线轴承与右间隙板14的一侧连接，第三导向杆64穿过第三直线轴承。第四直线轴承与右间隙板14的另一侧连接，第四导向杆65穿过第四直线轴承。同理，左间隙板22的安装方式与右间隙板14的安装方式相同，结合图12，第一导向杆支架41与底板3连接，第一导向杆40与第一导向杆支架41连接，第一直线轴承39与左间隙板22的一侧连接，第一导向杆40穿过第一直线轴承39；第二导向杆支架42与底板3连接，第二导向杆43与第二导向杆支架42连接，第二直线轴承与左间隙板22的另一侧的，第二导向杆43穿过第二直线轴承；第一弹簧的一端与底板3连接，另一端与左间隙板22的一侧连接；第二弹簧的一端与底板3连接，另一端与左间隙板22的另一侧连接。在垂直方向，左间隙板22位于中间托板8的下方，右间隙板14位于中间托板8的下方；在水平方向，左间隙板22位于左端托板9和中间托板8之间的间隙处，右间隙板14位于右端托板10和中间托板8之间的间隙处。结合图8、9、25、26所示，当右端托板10向上翻转时，右端托板10的侧边向中间托板8方向移动挤压右间隙板14，使右间隙板14平移至中间托板8下方，第三弹簧66和第四弹簧67被拉伸，当右端托板10落下回到初始水平状态时，在第三弹簧66和第四弹簧67的作用下，右间隙板14返回到初始位置。同理，当左端托板9向上翻转时，左端托板9的侧边向中间托板8方向移动挤压左间隙板22，使左间隙板22平移至中间托板8下方，第一弹簧和第二弹簧被拉伸，当左端托板9落下回到初始水平状态时，在第一弹簧和第二弹簧的作用下，左间隙板22返回到初始位置。

如图33所示，本发明机械臂可以安装在升降装置69上，升降装置69安装在底座68上，升降装置动作带动机械臂沿垂直方向移动，从而实现托举、转运功能。

以上所述仅对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。