專利名稱：一種骨折傷員救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及突發(fā)公共衛(wèi)生事件救援與機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，更具體講，是一種用于對危險(xiǎn)場所的受傷人員實(shí)施撤離任務(wù)的機(jī)器人所用的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)多采用類似工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器常采用的鉗式、夾式等技術(shù)形式，此類執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可快速實(shí)現(xiàn)對救援物資的取放操作。然而，由于人體結(jié)構(gòu)的特殊性其并不適用于對人體的搬運(yùn)操作，特別是對骨折或脊柱傷員實(shí)施操作時(shí)，極易造成災(zāi)難性后果甚至致使傷員永久殘疾或死亡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于進(jìn)入危險(xiǎn)地域，滿足對骨折或脊柱傷員實(shí)施救援并將之撤離危險(xiǎn)區(qū)的救援機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明一種骨折傷員救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)、滑動擔(dān)架和兩個(gè)六自由度操作臂，所述滑動擔(dān)架分上下兩層，下層為保護(hù)罩殼，上層為帶式傳 動裝置；所述升降機(jī)構(gòu)由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔(dān)架固定的擔(dān)架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔(dān)架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔(dān)架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅(qū)動；所述兩個(gè)六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔(dān)架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運(yùn)動解耦結(jié)構(gòu)由六個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，其具有三個(gè)平移自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，每個(gè)關(guān)節(jié)分別由伺服電機(jī)驅(qū)動。所述滑動擔(dān)架上層帶式傳動裝置由伺服電機(jī)驅(qū)動。本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
本發(fā)明執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由下落式滑動擔(dān)架和雙操作臂輔助結(jié)構(gòu)組成，主要作用是利用雙操作臂將人的頭頸部同時(shí)抬起，達(dá)到有效保護(hù)傷員頭部和頸部的目的，隨之滑動擔(dān)架上層(皮帶層)向前移動至工作位置利用傳送帶與人體之間的摩擦力將人體運(yùn)至滑動擔(dān)架上，使搬運(yùn)過程避免對骨折或脊柱傷員造成二次傷害，通過對人體搬運(yùn)力的優(yōu)化，為骨折或脊柱傷員提供了最優(yōu)的受力條件，從而可實(shí)現(xiàn)無痛救援。本發(fā)明通過對滑動擔(dān)架、雙六自由度操作臂的布局，實(shí)現(xiàn)了操作臂折疊體積與展開體積比最小化，最大限度地縮小了車體的體積，從而提高了機(jī)器人移動車體的地域適應(yīng)性。兩個(gè)六自由度操作臂為腕臂分離運(yùn)動解耦結(jié)構(gòu)，其具有三個(gè)平移自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，在收起時(shí)完全貼于移動載體壁板內(nèi)側(cè)，其收攏體積此時(shí)最小，展開時(shí)第一關(guān)節(jié)外旋至工作位置，此時(shí)操作空間達(dá)到最大。本發(fā)明所述救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，充分考慮了人體結(jié)構(gòu)與損傷的特殊性，其操作流程符合人體急救操作規(guī)范，且最大程度地降低了操作過程對人體造成的損傷。


圖1是執(zhí)行機(jī)構(gòu)主視 圖2是執(zhí)行機(jī)構(gòu)收縮狀態(tài) 圖3是執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài) 圖4是六自由度操作臂結(jié)構(gòu)示意 圖5是六自由度操作臂運(yùn)動示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖示對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖1所示，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝于車體1，主要包括升降機(jī)構(gòu)2，滑動擔(dān)架上層帶式傳動裝置3，滑動擔(dān)架下層保護(hù)罩殼4，六自由度操作臂5等主要部件組成。所述滑動擔(dān)架分上下兩層，下層為保護(hù)罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機(jī)構(gòu)由與車體固定的車體伸縮連桿6、與下層活動擔(dān)架固定的擔(dān)架連桿8和伸縮桿9組成，車體伸縮連桿的一端和擔(dān)架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔(dān)架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅(qū)動；所述兩個(gè)六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔(dān)架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運(yùn)動解耦結(jié)構(gòu)由六個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，其具有三個(gè)平移自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，每個(gè)關(guān)節(jié)分別由伺服電機(jī)驅(qū)動。圖2為滑動擔(dān)架在車內(nèi)的情況，兩個(gè)六自由度操作臂在收起時(shí)完全貼于移動載體壁板內(nèi)側(cè)，其收攏體積此時(shí)最小。圖3為滑動擔(dān)架和操作臂完全展開的情況。所述滑動擔(dān)架接近人體后，上下層同時(shí)向前移動，上層帶式傳動裝置以反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，為人體創(chuàng)造光滑無摩擦的運(yùn)動環(huán)境，從而使人體以最小受力運(yùn)動至滑動擔(dān)架上。如圖3所示，機(jī)器人到達(dá)救援位置后，滑動擔(dān)架上層帶式傳動裝置3，滑動擔(dān)架下層保護(hù)罩殼4，連同六自由度操作臂5在升降機(jī)構(gòu)2的作用下伸至工作位置，六自由度操作臂5旋轉(zhuǎn)展開，其末端執(zhí)行器為仿人型曲面，由人體頭部前端插入，連同頸部同時(shí)抬起一定角度，滑動擔(dān)架上層皮帶傳動裝置3連同保護(hù)罩殼4 一起向前移動直至與人體背部接觸，之后六自由度操作臂5撤離人體返回至折疊位置；滑動擔(dān)架上層皮帶傳動裝置3連同保護(hù)罩殼4繼續(xù)向前移動，同時(shí)上層皮帶裝置3開始反方向旋轉(zhuǎn)，直至將人體運(yùn)至滑動擔(dān)架上方。如圖4所示，六自由度操作臂由六個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，分別為第一轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)
ξ1、第二轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)ξ2、第三轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)ξ3、第四轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)ξ4、第五轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)ξ5、第六轉(zhuǎn)動關(guān)
節(jié)ξ6和末端執(zhí)行器7，其運(yùn)動旋量滿足關(guān)系ξ丄ξ2 Ρξ3丄ξ4丄ξ5丄ξ6 (表述方式為機(jī)構(gòu)學(xué)旋
量表達(dá)方式)，即第三關(guān)節(jié)為折疊關(guān)節(jié)，折疊后各關(guān)節(jié)運(yùn)動旋量共面，使其具有最佳的收攏體積。如圖5所示，六自由度操作臂展開工作時(shí)，執(zhí)行器末端由人體肩部插入人體下方，末端與人體貼合，將人體頭部和肩部同時(shí)抬起，避免了人體頸部在搬運(yùn)過程中所產(chǎn)生的“鞭打效應(yīng)”，最大程度地保護(hù)了人體頸部可能造成的二次損傷。以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用案例而已，并非對本發(fā)明的應(yīng)用做結(jié)構(gòu)和形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種骨折傷員救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征是，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)、滑動擔(dān)架和兩個(gè)六自由度操作臂，所述滑動擔(dān)架分上下兩層，下層為保護(hù)罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機(jī)構(gòu)由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔(dān)架固定的擔(dān)架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔(dān)架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔(dān)架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅(qū)動；所述兩個(gè)六自由度操作臂布置安裝于滑動擔(dān)架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運(yùn)動解耦結(jié)構(gòu)由六個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成，其具有三個(gè)平移自由度和三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，每個(gè)關(guān)節(jié)分別由伺服電機(jī)驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨折傷員救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征是，所述滑動擔(dān)架上層帶式傳動裝置由伺服電 機(jī)驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種骨折傷員救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括升降機(jī)構(gòu)、滑動擔(dān)架和兩個(gè)六自由度操作臂，所述滑動擔(dān)架分上下兩層，下層為保護(hù)罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機(jī)構(gòu)由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔(dān)架固定的擔(dān)架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔(dān)架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔(dān)架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅(qū)動；所述兩個(gè)六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔(dān)架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運(yùn)動解耦結(jié)構(gòu)由六個(gè)轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成。本發(fā)明所述救援機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，充分考慮了人體結(jié)構(gòu)與損傷的特殊性，其操作流程符合人體急救操作規(guī)范，且最大程度地降低了操作過程對人體造成的損傷。
文檔編號A61G3/00GK103110482SQ20131004444
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者蘇衛(wèi)華, 孫景工, 孫曉軍, 張文昌, 吳麗華, 牛福, 譚樹林, 李鵬, 盛以龍 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所