一种机械手夹具论文和设计-黄枢

全文摘要

本实用新型涉及机械手技术领域，提出了一种机械手夹具，包括机械臂和夹持装置，所述夹持装置连接于机械臂，包括中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别安装于中间夹持部的两侧，且被限制为与中间夹持部之间的距离可以调节，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部三者形成U型夹持区域。本实用新型提供了一种能够稳定加持的机械手夹具，且该夹具能够根据不同的探头尺寸进行相应的调节，以适应不同的探头，用以代替医生手持超声探头进行操作，从而减轻医生的负担。

主设计要求

1.一种机械手夹具，其特征在于：包括机械臂和夹持装置，所述夹持装置连接于机械臂，包括中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别安装于中间夹持部的两侧，且被限制为与中间夹持部之间的距离可以调节，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部三者形成U型夹持区域。

设计方案

2.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部和第二夹持部相向的夹持面为夹持基准面，所述第一夹持部被配置为能够相对所述夹持基准面发生转动。

3.根据权利要求2所述的机械手夹具，其特征在于：所述第一夹持部包括第一固定端、以及通过一连接轴与之连接的第一夹持端，所述第一夹持端位于所述U型夹持区域，所述第一固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧，所述第一夹持端设置为：所述第一夹持端能够绕所述连接轴相对所述第一固定端转动。

4.根据权利要求3所述的机械手夹具，其特征在于：所述连接轴的一端设置有外螺纹，所述第一固定端设置有供所述连接轴穿过的通孔，所述第一夹持端设置有供所述连接轴螺纹连接的内螺纹，所述连接轴上还设置松紧调节机构，所述松紧调节机构包括第一端面齿轮和第二端面齿轮，所述连接轴的一端的外螺纹连接于第一夹持端的内螺纹，另一端穿过第一固定端的通孔后伸出，且伸出端具有一限位套，以限制第一固定端朝向伸出端的方向移动，所述第一端面齿轮和第二端面齿轮套设于连接轴上，且相互端面啮合，所述第一端面齿轮固定连接于第一固定端，所述第二端面齿轮固定连接于第一夹持端。

5.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部和第二夹持部相向的夹持面为夹持基准面，所述第二夹持部被配置为能够相对所述夹持基准面发生摆动。

6.根据权利要求5所述的机械手夹具，其特征在于：所述第二夹持部包括第二固定端和第二夹持端，所述第二固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧且所述第二固定端具有延伸至所述U型夹持区域的固定部，所述第二夹持端活动连接于所述第二固定端的固定部上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端能够被外力作用而相对所述固定部发生摆动。

7.根据权利要求6所述的机械手夹具，其特征在于：所述第二夹持端包括球形凸部，所述第二固定端的所述固定部包括与所述球形凸部匹配的球形凹陷，所述球形凸部置于所述球形凹陷内而活动连接，所述球形凹陷的两侧分别设置第一紧固机构和第二紧固机构，用于防止所述球形凸部从球形凹陷内脱离，所述第二固定端的固定部与第二夹持端相向的面均为曲面，且所述第二固定端的固定部的曲面半径大于第二夹持端的曲面半径。

8.根据权利要求1所述的机械手夹具，其特征在于：所述第一夹持部和第二夹持部通过双向夹紧螺杆与中间夹持部连接。

9.根据权利要求8所述的机械手夹具，其特征在于：所述中间夹持部与第一夹持部和第二夹持部连接的两侧还分别设置一导向柱，所述第一夹持部和第二夹持部上分别设置一与所述导向柱配合的导向孔。

10.根据权利要求1-7任一所述的机械手夹具，其特征在于：所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部的靠近U型夹持区域的一侧均设置一防滑垫。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种机械手夹具。

背景技术

现有的很多医疗检测均需要使用医疗器械在人体的体表移动来进行探测，如超声波检测。超声波检查是利用超声产生的波在人体内传播，通过示波器显示体内各种器官和组织对超声的反射和减弱规律来诊断疾病的方法。由于超声波探头移动方式的灵活性，因此广泛应用于人体身体的健康检查中。

现有的医疗检测中，往往通过医生手持医疗器械，在人体待检查器官所在的体表移动和调整超医疗器械的位置和角度，获取人体器官的身体特征，进而判断健康状况。由于检测人数众多，往往导致医生操作负担中，极易引起肩周炎等职业病，而且，会因为医生的手部颤抖而造成测量结果不准确的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种机械手夹具，用于代替手持医疗器械进行操作，从而解放医生的双手。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种机械手夹具，包括机械臂和夹持装置，所述夹持装置连接于机械臂，包括中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和第二夹持部分别安装于中间夹持部的两侧，且被限制为与中间夹持部之间的距离可以调节，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部三者形成U型夹持区域。

进一步的，定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部和第二夹持部相向的夹持面为夹持基准面，所述第一夹持部被配置为能够相对所述夹持基准面发生转动。

进一步的，所述第一夹持部包括第一固定端、以及通过一连接轴与之连接的第一夹持端，所述第一夹持端位于所述U型夹持区域，所述第一固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧，所述第一夹持端设置为：所述第一夹持端能够绕所述连接轴相对所述第一固定端转动。

进一步的，所述连接轴的一端设置有外螺纹，所述第一固定端设置有供所述连接轴穿过的通孔，所述第一夹持端设置有供所述连接轴螺纹连接的内螺纹，所述连接轴上还设置松紧调节机构，所述松紧调节机构包括第一端面齿轮和第二端面齿轮，所述连接轴的一端的外螺纹连接于第一夹持端的内螺纹，另一端穿过第一固定端的通孔后伸出，且伸出端具有一限位套，以限制第一固定端朝向伸出端的方向移动，所述第一端面齿轮和第二端面齿轮套设于连接轴上，且相互端面啮合，所述第一端面齿轮固定连接于第一固定端，所述第二端面齿轮固定连接于第一夹持端。

进一步的，定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部和第二夹持部相向的夹持面为夹持基准面，所述第二夹持部被配置为能够相对所述夹持基准面发生摆动。

进一步的，所述第二夹持部包括第二固定端和第二夹持端，所述第二固定端连接于所述中间夹持部的其中一侧且所述第二固定端具有延伸至所述U型夹持区域的固定部，所述第二夹持端活动连接于所述第二固定端的固定部上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端能够被外力作用而相对所述固定部发生摆动。

进一步的，所述第二夹持端包括球形凸部，所述第二固定端的所述固定部包括与所述球形凸部匹配的球形凹陷，所述球形凸部置于所述球形凹陷内而活动连接，所述球形凹陷的两侧分别设置第一紧固机构和第二紧固机构，用于防止所述球形凸部从球形凹陷内脱离，所述第二固定端的固定部与第二夹持端相向的面均为曲面，且所述第二固定端的固定部的曲面半径大于第二夹持端的曲面半径。

进一步的，所述第一夹持部和第二夹持部通过双向夹紧螺杆与中间夹持部连接。

进一步的，所述中间夹持部与第一夹持部和第二夹持部连接的两侧还分别设置一导向柱，所述第一夹持部和第二夹持部上分别设置一与所述导向柱配合的导向孔。

进一步的，所述中间夹持部、第一夹持部和第二夹持部的靠近U型夹持区域的一侧均设置一防滑垫。

进一步的，所述防滑垫的表面均匀设置有防滑齿。

本实用新型采用如上技术方案，公开了一种能够稳定加持的机械手夹具，且该夹具能够根据不同的被夹持物尺寸进行相应的调节，以适应不同的被夹持物，用以代替医生手持以来器械进行操作，从而减轻医生的负担。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的整体结构的示意图。

图2所示为该实施例中带探头的结构示意图。

图3所示为该实施例的整体结构的主视图。

图4所示为该实施例的整体结构的剖面图。

图5所示为该实施例中第一夹持部的结构图。

图6所示为该实施例中第一夹持部的剖面图。

图7所示为该实施例中第一夹持端的分解示意图。

图8所示为该实施例中第二夹持部的分解示意图。

图9所示为该实施例中第二固定端的结构示意图。

图10所示为该实施例中第二夹持端的结构示意图。

图11所示为该实施例中第二机械臂与夹持装置连接处的分解结构示意图。

图12所示为该实施例中第二机械臂与夹持装置连接处的另一分解结构示意图。

图13所示为该实施例中第一机械臂与第二机械臂连接处的分解结构示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1～13所示，本实施例公开了一种机械手夹具，包括机械臂和夹持装置3，所述夹持装置3连接于机械臂。

继续参考图1，该实施例中，所述机械臂包括第一机械臂1和第二机械臂2，通过多个机械臂的联动使得医疗器械的运动更加的灵活。本领域技术人员也可以根据实际需求使用一节或多节机械臂的结构构成机械臂。

参考图2，该实施例中，所述第一机械臂1用于固定于某固定装置，如固定于某支撑架上，所述第二机械臂2分别连接于第一机械臂1和夹持装置3，所述夹持装置3用于夹持，如夹持超声波检测的探头4。当然了，在该实施例的其他应用场合中，也可以用于夹持其他医疗器械，例如检测探针等。

由于医疗检测用的被夹持物的型号种类多样，为了能够支持各种类型被夹持物的夹持，所述夹持装置3设置为：包括中间夹持部31、第一夹持部32和第二夹持部33，所述第一夹持部32和第二夹持部33分别安装于中间夹持部31的两侧，且被限制为与中间夹持部31之间的距离可以调节，即改变两者之间的相对距离，以使得被夹持物(如图2所示的超声波探头4)可以被牢固夹持。

所述中间夹持部31、第一夹持部32和第二夹持部33三者形成U型夹持区域，用于夹持探头4，如图2所示，该实施例通过第一夹持部32和第二夹持部33相对中间夹持部31之间的距离可以调节，使得被夹持物的两侧被夹紧，同时又借助所述中间夹持部31对第三侧进行抵靠，所形成U型夹持区域，可以将被夹持物非常可靠的夹持，适用于各种医疗诊断场合。

所述中间夹持部31与第一夹持部32和第二夹持部33之间的安装可以采用多种常用的方式来实现，如通过导杆进行导向和锁紧开关进行调节锁定的方式，将第一夹持部32和第二夹持部33套设于导杆上，通过锁紧开关来调节第一夹持部32和第二夹持部33在导杆上的位置，以改变第一夹持部32和第二夹持部33与中间夹持部31之间的距离。该实施例中为了调节操作更加的方便性，优选设置所述第一夹持部32和第二夹持部33通过双向螺杆34与中间夹持部31进行连接，如图4所示，具体为：所述双向螺杆34的中部与中间夹持部31间隙配合连接，两端分别与第一夹持部32和第二夹持部33螺纹连接，且在所述中间夹持部31与第一夹持部32和第二夹持部33连接的两侧分别设置一导向柱35，所述第一夹持部32和第二夹持部33上分别设置一与所述导向柱35配合的导向孔36。为了方便旋转调整的操作，优选设置所述双向螺杆34的两端分别设置一手轮37，通过转动某一个方向的手轮37，即可实现第一夹持部32和第二夹持部33之间距离的调整。

为了更好的适用多种型号的被夹持物，使夹持装置3不仅能够改变夹持的间距，还能够改变角度，以适应被夹持物的上宽下窄或上窄下宽的设计，和更加的贴合被夹持物，该实施例中，定义所述U型夹持区域中所述第一夹持部32和第二夹持部33相向的夹持面为夹持基准面，即U型夹持区域中位于第一夹持部32和第二夹持部33之间的一个平面，且该平面与第一夹持部32和第二夹持部33均大致平行，所述第一夹持部32被配置为能够相对所述夹持基准面发生转动，所述第二夹持部33被配置为能够相对所述夹持基准面发生摆动。

该实施例中第一夹持部32和第二夹持部33采用的具体结构如下所述：

参考图5，设置所述第一夹持部32包括第一固定端321、以及通过一连接轴3231与之连接的第一夹持端322，所述第一夹持端322位于所述U型夹持区域，所述第一固定端321连接于所述中间夹持部31的其中一侧，所述第一夹持端322设置为：所述第一夹持端322能够绕所述连接轴3231相对所述第一固定端321转动，即两者的相对角度能够调节。

所述第一夹持端322与第一固定端321之间的调节装置可以使用现有的常用装置来实现，为了在角度调整完成后能够更好的锁紧，该实施例中，优选设置：所述连接轴3231的一端设置有外螺纹，所述第一固定端321设置有供所述连接轴3231穿过的通孔，所述第一夹持端322设置有供所述连接轴3231螺纹连接的内螺纹，所述连接轴3231上还设置松紧调节机构，如图6所示，所述松紧调节机构323包括第一端面齿轮3232和第二端面齿轮3233，所述连接轴3231的一端的外螺纹连接于第一夹持端322的内螺纹，另一端穿过第一固定端321的通孔后伸出，且伸出端具有一限位套3234，以限制第一固定端321朝向伸出端的方向移动，所述第一端面齿轮3232和第二端面齿轮3233套设于连接轴3231上，且相互端面啮合，所述第一端面齿轮3232固定连接于第一固定端321，所述第二端面齿轮3233固定连接于第一夹持端322。通过上述设置，当需要旋转第一夹持端322时，旋转连接轴3231，使第一夹持端322与连接轴3231的螺纹连接松动，第一夹持端322与第一固定端321之间相互移动一微小距离，使得第一端面齿轮3232和第二端面齿轮3233能够相互分离，此时通过手动来旋转第一夹持端322，当旋转到预设的角度时，通过旋转连接轴3231，使第一夹持端322与连接轴3231的螺纹连接锁紧，进而使第一端面齿轮3232和第二端面齿轮3233相互啮合，使得锁紧的效果更好。

继续参考图8，为了更贴合被夹持物的外形，该实施例中设置所述第二夹持部33包括第二固定端331和设置于U型夹持区域的第二夹持端332，所述第二固定端331连接于所述中间夹持部31的另一侧且所述第二固定端331具有延伸至所述U型夹持区域的固定部3314，所述第二夹持端332活动连接于所述第二固定端331端的固定部3314上朝向所述U型夹持区域的一侧，在外力作用下，第二夹持端332能够被外力作用而相对所述固定部3314发生摆动，即第二夹持端332的位置随外力作用向第二固定端331靠近。

继续参考图9和10，该实施例中，所述第二夹持部33的具体结构为：所述第二夹持端332包括球形凸部3321，所述第二固定端331的所述固定部3314包括与所述球形凸部3321匹配的球形凹陷3311，所述球形凸部3321置于所述球形凹陷3311内而活动连接，以使所述第二夹持端332连接于所述第二固定端331，为了防止所述球形凸部3321从球形凹陷3311中脱离，所述球形凹陷3311的两侧分别设置第一紧固机构3312和第二紧固机构3313，所述第一紧固机构3312和第二紧固机构3313均为弧形挡片。所述第二固定端331的固定部3314与第二夹持端332相邻的面均为曲面，且所述第二固定端331的固定部3314的曲面半径大于第二夹持端332的曲面半径。通过上述设置，由于第二固定端331的固定部3314与第二夹持端332的曲面半径不同，因此两者之间形成一定的间隙，当外力作用于第二夹持端332时，推动第二夹持端332向第二固定端331的固定部3314移动，使外力作用处的间隙减小，与外力作用处相对方向的位置间隙增大，实现第二夹持端332的随外力作用而在U型夹持区域内相对第二固定端331的固定部3314发生万向摆动，以能更好的更贴合探头4的外形。

需要说明的是，该实施例中以图中面向读者的左侧的夹持部作为能够转动的第一夹持部，以面向读者的右侧的夹持部作为能够摆动的第二夹持部为例进行展示。在实际应用中，也可以互换二者的位置。当然了，在一些场合下，针对某系列的医疗器械的夹持，也可以采用两侧都是能够转动的夹持部(即该实施例的第一夹持部的结构)，或者采用两侧都是能够摆动的夹持部(即该实施例的第二夹持部的结构)。

进一步的，所述中间夹持部31、第一夹持端322、第二夹持端332的靠近U型夹持区域的一侧均设置一防滑垫5，所述防滑垫5的材料可以为常用的弹性材料，如硅胶等，所述防滑垫5的表面均匀设置有防滑齿51，能够确保夹持面压力的均匀性，也能避免因刚性抓取探头4使其表面留下抓痕，同时也能够保证有足够的压紧力，从而实现对探头4的稳定夹持。

参考图13所示，为了使所述第一机械臂1能够绕各个方向转动，该实施例中，优选设置，所述第一机械臂1与第二机械臂2之间通过球头11进行连接，以使第二机械臂2能绕第一机械臂1与第二机械臂2的连接处旋转。

具体的，所述第二机械臂2在与第一机械臂1连接的一端固定设置一球头11，所述第一机械臂1包括球头座12和收紧螺母13，所述球头座12与第二机械臂2连接的一端设置一具有球形凹槽的球形爪14，所述球头11设置于该球形爪14的球形凹槽内，所述收紧螺母13固定套设于球头座12的靠近第二机械臂2的一端，以避免球头11脱离球形爪14。该实施例中，所述固定套设为通过螺纹连接，本领域技术人员也可以使用其他的固定连接方式。

为了能更好的限制球头11脱离球形爪14，该实施例中，优选设置所述收紧螺母13的内径从远离第二机械臂2的方向向靠近第二机械臂2的方向逐渐减小，且其与球形爪14相邻位置处的内径小于球形爪14的内径。本领域技术人员也可以采用其他的方式进行限制，如在收紧螺母13的靠近第二机械臂2的一端设置限位环，使限位环的内径小于球头11的外径。

为了该机械手夹具外观的美观，该实施例中，设置所述第二机械臂2通过球头连接轴15与球头11进行固定连接，所述收紧螺母13外的靠近第二机械臂2的一端固定连接一螺纹套16，所述球头连接轴15设置于螺纹套16的内部。该实施例中，所述固定套设为通过螺纹连接，本领域技术人员也可以使用其他的固定连接方式。通过螺纹套16将上述连接处和球头连接轴15包裹起来，使外表看起来更加连贯和美观。

由于医疗器械在检测的时候需要时刻紧贴人的身体，因此，为了实现该功能，该实施例中，设置所述第二机械臂2与夹持装置3之间的连接被限定为：所述夹持装置3在外力作用下能够迫使其与第二机械臂2之间发生相对旋转，待外力消除后，所述夹持装置3回复至初始位置。通过上述设置，当检测时，通过施加一定的力使第二机械臂2与夹持装置3与初始状态相比发生一定角度的相对旋转，此时，夹持装置3有向初始位置回复的趋势，从而使夹持装置3所夹持的医疗器械紧贴人体。

参考图11和12所示，该实施例中，所述第二机械臂2与夹持装置3通过一枢接轴22进行枢设连接，且所述枢接轴22上还套设一扭簧21，所述扭簧21的一端作用于第二机械臂2，另一端作用于夹持装置3。

为了方便两者之间的旋转，该实施例中，优选设置所述第二机械臂2通过轴承23套设于所述枢接轴22上，所述夹持装置3直接套设于所述枢接轴22上。

为了使两者之间的连接更加的稳定，该实施例中，设置所述第二机械臂2包括第一支撑脚25和第二支撑脚26，所述第一支撑脚25和第二支撑脚26均通过轴承23套设于所述枢接轴22的两端，所述扭簧21设置于第一支撑脚25和第二支撑脚26之间。相比于一个支撑脚，通过两个支撑脚的设置可以使连接的稳定性更高，使该机械手夹具更加的稳定。

进一步的，所述扭簧21的个数为两个，且两者对称设置，相比于一个扭簧，通过设置两个扭簧可以增大回复力，且能增加该机械手夹具的使用寿命。

该实施例中，具体结构为：所述枢接轴22上套设一扭簧套27，两个扭簧21均对称设置于所述扭簧套27内，所述夹持装置3套设于所述扭簧套27上，所述扭簧套27上包括供所述扭簧21的两端分别伸出的第一伸出孔和第二伸出孔，所述夹持装置3和第二机械臂2分别对应的设置第一伸入孔和第二伸入孔，所述扭簧21的一端通过第一伸出孔伸出后设置于所述夹持装置3的第一伸入孔内，所述扭簧21的另一端通过第二伸出孔伸出后设置于所述第二机械臂2的第二伸入孔内，所述第二伸出孔在扭簧21的旋转方向上具有一定大小，以限制所述扭簧21的两端相互旋转的角度。由于所述扭簧21为对称设置的两个，因此所述第二伸出孔和第二伸入孔均为对应设置的两个。所述第一伸出孔、第一伸入孔和第二伸入孔的大小为与扭簧21的端部相匹配的大小即可，即在扭簧21的旋转方向上的大小与扭簧21的端部相匹配，以限制扭簧21的运动，只有第二伸出孔在扭簧21的旋转方向上的大小大于扭簧21端部的直径，其具体大小与设定的最大旋转角度相关，本领域技术人员可以根据实际情况设定其大小。

为了结构的美观和固定的稳定性，该实施例中，在第一支撑脚25和第二支撑脚26对应所述枢接轴22的两外端分别设置有端盖24。

该实施例的整体使用原理为：当需要夹持某医疗器械的待夹持部时(如图2所示的超声波探头4)，通过向一个方向旋转手轮37，使第一夹持部32和第二夹持部33之间距离的增加后，将待夹持部设置与U型夹持区域内，通过向相反方向旋转手轮37，使第一夹持部32和第二夹持部33之间距离的减小，直到锁紧。此时，可以根据待夹持部的形状进行局部调整，如果待夹持部的形状为明显的上窄下宽或上宽下窄型时，旋转第一夹持端322，使得形成的U型夹持区域与待夹持部的形状相匹配。在旋转第一夹持端322的过程中，需要首先朝一个方向旋转连接轴3231，使得第一夹持端322与第一固定端321之间松动，此时手动旋转第一夹持端322，使得第一夹持端322与第一固定端321呈合适的角度后，再朝另一个方向旋转连接轴3231，使得第一夹持端322与第一固定端321之间紧固，所述第一端面齿轮3232和第二端面齿轮3233的使用是为了能够更好的紧固。在调整第一夹持端322后，再通过旋转手轮37进行进一步的夹紧，此时，第二夹持端332会随着逐渐夹紧的过程，根据待夹持部的外形进行适应性的随动，以使最终夹紧后第一夹持端322和第二夹持端332均贴合待夹持部的两侧。

本实施例提供了一种能够稳定加持的机械手夹具，且该夹具能够根据不同的被夹持物尺寸进行相应的调节，以适应不同的被夹持物，用以代替医生手持医疗器械进行操作，从而减轻医生的负担。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

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