專利名稱：一種骨折傷員救援機器人執行機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及突發公共衛生事件救援與機器人技術領域，更具體講，是一種用于對危險場所的受傷人員實施撤離任務的機器人所用的末端執行機構。
背景技術：
目前，救援機器人執行機構多采用類似工業機器人末端執行器常采用的鉗式、夾式等技術形式，此類執行機構結構簡單，可快速實現對救援物資的取放操作。然而，由于人體結構的特殊性其并不適用于對人體的搬運操作，特別是對骨折或脊柱傷員實施操作時，極易造成災難性后果甚至致使傷員永久殘疾或死亡。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種用于進入危險地域，滿足對骨折或脊柱傷員實施救援并將之撤離危險區的救援機器人的執行機構。本發明一種骨折傷員救援機器人執行機構，通過下述技術方案予以實現，所述執行機構包括升降機構、滑動擔架和兩個六自由度操作臂，所述滑動擔架分上下兩層，下層為保護罩殼，上層為帶式傳 動裝置；所述升降機構由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔架固定的擔架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅動；所述兩個六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運動解耦結構由六個轉動關節組成，其具有三個平移自由度和三個轉動自由度，每個關節分別由伺服電機驅動。所述滑動擔架上層帶式傳動裝置由伺服電機驅動。本發明具有如下技術效果:
本發明執行機構主要由下落式滑動擔架和雙操作臂輔助結構組成，主要作用是利用雙操作臂將人的頭頸部同時抬起，達到有效保護傷員頭部和頸部的目的，隨之滑動擔架上層(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至滑動擔架上，使搬運過程避免對骨折或脊柱傷員造成二次傷害，通過對人體搬運力的優化，為骨折或脊柱傷員提供了最優的受力條件，從而可實現無痛救援。本發明通過對滑動擔架、雙六自由度操作臂的布局，實現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，從而提高了機器人移動車體的地域適應性。兩個六自由度操作臂為腕臂分離運動解耦結構，其具有三個平移自由度和三個轉動自由度，在收起時完全貼于移動載體壁板內側，其收攏體積此時最小，展開時第一關節外旋至工作位置，此時操作空間達到最大。本發明所述救援機器人執行機構，充分考慮了人體結構與損傷的特殊性，其操作流程符合人體急救操作規范，且最大程度地降低了操作過程對人體造成的損傷。


圖1是執行機構主視 圖2是執行機構收縮狀態 圖3是執行機構工作狀態 圖4是六自由度操作臂結構示意 圖5是六自由度操作臂運動示意圖。
具體實施例方式以下結合圖示對本發明作進一步的詳細說明。如圖1所示，執行機構安裝于車體1，主要包括升降機構2，滑動擔架上層帶式傳動裝置3，滑動擔架下層保護罩殼4，六自由度操作臂5等主要部件組成。所述滑動擔架分上下兩層，下層為保護罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機構由與車體固定的車體伸縮連桿6、與下層活動擔架固定的擔架連桿8和伸縮桿9組成，車體伸縮連桿的一端和擔架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅動；所述兩個六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運動解耦結構由六個轉動關節組成，其具有三個平移自由度和三個轉動自由度，每個關節分別由伺服電機驅動。圖2為滑動擔架在車內的情況，兩個六自由度操作臂在收起時完全貼于移動載體壁板內側，其收攏體積此時最小。圖3為滑動擔架和操作臂完全展開的情況。所述滑動擔架接近人體后，上下層同時向前移動，上層帶式傳動裝置以反方向運轉，為人體創造光滑無摩擦的運動環境，從而使人體以最小受力運動至滑動擔架上。如圖3所示，機器人到達救援位置后，滑動擔架上層帶式傳動裝置3，滑動擔架下層保護罩殼4，連同六自由度操作臂5在升降機構2的作用下伸至工作位置，六自由度操作臂5旋轉展開，其末端執行器為仿人型曲面，由人體頭部前端插入，連同頸部同時抬起一定角度，滑動擔架上層皮帶傳動裝置3連同保護罩殼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；滑動擔架上層皮帶傳動裝置3連同保護罩殼4繼續向前移動，同時上層皮帶裝置3開始反方向旋轉，直至將人體運至滑動擔架上方。如圖4所示，六自由度操作臂由六個轉動關節組成，分別為第一轉動關節
ξ1、第二轉動關節ξ2、第三轉動關節ξ3、第四轉動關節ξ4、第五轉動關節ξ5、第六轉動關
節ξ6和末端執行器7，其運動旋量滿足關系ξ丄ξ2 Ρξ3丄ξ4丄ξ5丄ξ6 (表述方式為機構學旋
量表達方式)，即第三關節為折疊關節，折疊后各關節運動旋量共面，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，執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抬起，避免了人體頸部在搬運過程中所產生的“鞭打效應”，最大程度地保護了人體頸部可能造成的二次損傷。以上所述，僅是本發明的實際應用案例而已，并非對本發明的應用做結構和形式上的限制。凡是依據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明的技術方案的范圍 內。
權利要求
1.一種骨折傷員救援機器人執行機構，其特征是，所述執行機構包括升降機構、滑動擔架和兩個六自由度操作臂，所述滑動擔架分上下兩層，下層為保護罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機構由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔架固定的擔架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅動；所述兩個六自由度操作臂布置安裝于滑動擔架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運動解耦結構由六個轉動關節組成，其具有三個平移自由度和三個轉動自由度，每個關節分別由伺服電機驅動。
2.根據權利要求1所述的骨折傷員救援機器人執行機構，其特征是，所述滑動擔架上層帶式傳動裝置由伺服電 機驅動。
全文摘要
本發明公開了一種骨折傷員救援機器人執行機構。本發明所述執行機構包括升降機構、滑動擔架和兩個六自由度操作臂，所述滑動擔架分上下兩層，下層為保護罩殼，上層為帶式傳動裝置；所述升降機構由與車體固定的車體伸縮連桿、與下層活動擔架固定的擔架連桿和伸縮桿組成，車體伸縮連桿的一端和擔架連桿的一端活動連接，伸縮桿兩端分別連接下層活動擔架和車體，所述車體伸縮連桿和伸縮桿分別由渦輪蝸桿驅動；所述兩個六自由度操作臂對稱安裝于滑動擔架前部，六自由度操作臂為腕臂分離運動解耦結構由六個轉動關節組成。本發明所述救援機器人執行機構，充分考慮了人體結構與損傷的特殊性，其操作流程符合人體急救操作規范，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 優先權日2013年2月5日
發明者蘇衛華, 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學科學院衛生裝備研究所