專利名稱：一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機器人領域，特別是一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置。
背景技術：
并聯機構是一種動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的機構，具有精度較高、結構緊湊、剛度高、承載能力大強等優點，在運動模擬器、并聯機床、微操作機器人、抓取機器人等方面取得了較好的應用。但現有的并聯機構基本都是分支不含閉環的，對于自由度數大于支鏈數的并聯機構，有些支鏈必須設置兩個或兩個以上的原動件，這就不得不將電機安裝在支鏈的關節處，從而導致機構剛性差、慣量大、關節誤差累積等問題，機構動力學性能較差，控制困難。手術用機器人是要求非常高的高精準儀器，傳統的串聯機器人難以達到其使用要求，采用并聯機構可滿足手術用機器人的精確運動的要求。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置，解決傳統自由度數大于支鏈數的并聯手術裝置剛性差、慣量大、關節誤差累積等問題。本實用新型通過以下技術方案達到上述目的一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置，包括第一 RRR閉環子鏈、第二 RRR閉環子鏈和執行機構子鏈，其機構和鏈接方式為所述第一 RRR閉環子鏈由第一直線驅動器、第二直線驅動器以及機架連接而成，第一直線驅動器通過第一轉動副連接到機架上，第一直線驅動器通過第二轉動副與第二直線驅動器連接，第二直線驅動器另一端通過第三轉動副連接到機架上，所述第二 RRR閉環子鏈由第三直線驅動器、第四直線驅動器以及機架連接而成，第三直線驅動器通過第四轉動副連接到機架上，第三直線驅動器通過第五轉動副與第四直線驅動器連接，第四直線驅動器另一端通過第六轉動副連接到機架上，所述執行機構子鏈由第一轉臺、第二轉臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及動平臺連接而成，第一轉臺通過第二轉動副與第一直線驅動器連接，第一轉臺通過第七轉動副與第一連桿連接，第一轉臺通過第八轉動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉動副與動平臺連接，第二連桿另一端通過第十轉動副與動平臺連接，第二轉臺通過五轉動副與第三直線驅動器連接，第二轉臺通過第十一轉動副與第三連桿連接，第二轉臺通過第十二轉動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉動副與動平臺和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉動副與動平臺連接。第一轉臺和第二轉臺在平面內的運動可實現動平臺在空間的自由度運動，所述第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副的旋轉軸線相互平行，第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第i^一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副的旋轉軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。本實用新型的突出優點在于I、驅動電機均安裝在機架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機構重量，機構剛性好、慣量小，動力學性能好；2、通過兩個對稱結構的閉環子鏈控制動平臺運動輸出，機構運動學正、逆問題求解容易，控制方便；3、通過在動平臺上安裝手術刀等手術工具來完成手術動作任務。
圖I為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第一結構示意圖。圖2為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第二結構示意圖。圖3為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第一工作示意圖。圖4為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第二工作示意圖。圖5為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第三工作示意圖。圖6為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第四工作示意圖。圖7為本實用新型所述一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置的第五工作示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型的技術方案作進一步說明。對照圖I和圖2，一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置，包括第一 RRR閉環子鏈、第二 RRR閉環子鏈和執行機構子鏈。所述第一 RRR閉環子鏈由第一直線驅動器3、第二直線驅動器7以及機架I連接而成，第一直線驅動器3通過第一轉動副2連接到機架I上，第一直線驅動器3通過第二轉動副24與第二直線驅動器7連接，第二直線驅動器7另一端通過第三轉動副8連接到機架I上。所述第二 RRR閉環子鏈由第三直線驅動器18、第四直線驅動器22以及機架I連接而成，第三直線驅動器18通過第四轉動副17連接到機架I上，第三直線驅動器18通過第五轉動副25與第四直線驅動器22連接，第四直線驅動器22另一端通過第六轉動副23連接到機架I上。所述執行機構子鏈由第一轉臺4、第二轉臺21、第一連桿10、第二連桿9、第三連桿16、第四連桿15以及動平臺13連接而成，第一轉臺4通過第二轉動副24與第一直線驅動器3連接,第一轉臺4通過第七轉動副6與第一連桿10連接,第一轉臺4通過第八轉動副5與第二連桿9連接，第一連桿10另一端通過第九轉動副12與動平臺13連接，第二連桿9另一端通過第十轉動副11與動平臺15連接，第二轉臺21通過五轉動副25與第三直線驅動器18連接，第二轉臺21通過第i^一轉動副19與第三連桿16連接，第二轉臺21通過第十二轉動副20與第四連桿15連接，第三連桿16另一端通過第九轉動副12與動平臺13和 第一連桿10連接,第四連桿15另一端通過第十三轉動副14與動平臺13連接。第一轉臺4和第二轉臺21在平面內的運動可實現動平臺13在空間的4自由度運動。所述第一轉動副2、第二轉動副24、第三轉動副8、第四轉動副17、第五轉動副25、第六轉動副23的旋轉軸線相互平行，第七轉動副6、第八轉動副5、第九轉動副12、第十轉動副11、第十一轉動副19、第十二轉動副20、第十三轉動副14的旋轉軸線相互平行，第一連桿10與第二連桿9等長平行，第三連桿16與第四連桿15等長平行。對照圖3和圖4，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現動平臺13的上下平移。對照圖5，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現動平臺13繞自身軸線的一維轉動。對照圖6，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現動平臺13的前后平移。對照圖7，第一轉臺4和第二轉臺21在運動空間內運動可實現動平臺13的左右平移。
權利要求1. 一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置，包括第一RRR閉環子鏈、第二RRR閉環子鏈和執行機構子鏈，其特征在于，其機構和鏈接方式為 所述第一 RRR閉環子鏈由第一直線驅動器、第二直線驅動器以及機架連接而成，第一直線驅動器通過第一轉動副連接到機架上，第一直線驅動器通過第二轉動副與第二直線驅動器連接，第二直線驅動器另一端通過第三轉動副連接到機架上， 所述第二 RRR閉環子鏈由第三直線驅動器、第四直線驅動器以及機架連接而成，第三直線驅動器通過第四轉動副連接到機架上，第三直線驅動器通過第五轉動副與第四直線驅動器連接，第四直線驅動器另一端通過第六轉動副連接到機架上， 所述執行機構子鏈由第一轉臺、第二轉臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及動平臺連接而成，第一轉臺通過第二轉動副與第一直線驅動器連接，第一轉臺通過第七轉動副與第一連桿連接，第一轉臺通過第八轉動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉動副與動平臺連接，第二連桿另一端通過第十轉動副與動平臺連接，第二轉臺通過五轉動副與第三直線驅動器連接，第二轉臺通過第i—轉動副與第三連桿連接，第二轉臺通過第十二轉動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉動副與動平臺和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉動副與動平臺連接，第一轉臺和第二轉臺在平面內的運動可實現動平臺在空間的自由度運動， 所述第一轉動副、第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副的旋轉軸線相互平行，第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第i^一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副的旋轉軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。
專利摘要本實用新型涉及一種可實現三維平動一維轉動的并聯手術裝置，包括第一RRR閉環子鏈、第二RRR閉環子鏈以及執行機構子鏈。所述第一RRR閉環子鏈、第二RRR閉環子鏈在同一平面內。第一RRR閉環子鏈可控制第一轉臺在平面內做二自由度運動，第二RRR閉環子鏈可控制第二轉臺在平面內做二自由度運動。第一轉臺和第二轉臺的運動可實現動平臺在空間內的四自由度運動。本實用新型通過兩個閉環子鏈來控制兩個轉臺在平面的運動，從而實現動平臺的空間四自由度運動，具有結構緊湊控制簡單的優點，且所有主動桿都連接在機架上，桿件能做成輕桿，機構運動慣量小，動力學性能好，閉環子鏈由直線驅動器驅動，承載能力大。
文檔編號A61B19/00GK202554113SQ20122012045
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者蔡敢為, 潘宇晨, 王紅州, 高德中, 張 林 申請人:廣西大學