專利名稱：一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機器人領(lǐng)域，特別是一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置。
背景技術(shù)：
并聯(lián)機構(gòu)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(lián)方式驅(qū)動的機構(gòu)，具有精度較高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大強等優(yōu)點，在運動模擬器、并聯(lián)機床、微操作機器人、抓取機器人等方面取得了較好的應(yīng)用。但現(xiàn)有的并聯(lián)機構(gòu)基本都是分支不含閉環(huán)的，對于自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機構(gòu)，有些支鏈必須設(shè)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(guān)節(jié)處，從而導(dǎo)致機構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，機構(gòu)動力學(xué)性能較差，控制困難。手術(shù)用機器人是要求非常高的高精準儀器，傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人難以達到其使用要求，采用并聯(lián)機構(gòu)可滿足手術(shù)用機器人的精確運動的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置，解決傳統(tǒng)自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)手術(shù)裝置剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題。本實用新型通過以下技術(shù)方案達到上述目的一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置，包括第一 RRR閉環(huán)子鏈、第二 RRR閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈，其機構(gòu)和鏈接方式為所述第一 RRR閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第一直線驅(qū)動器通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器通過第二轉(zhuǎn)動副與第二直線驅(qū)動器連接，第二直線驅(qū)動器另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述第二 RRR閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第三直線驅(qū)動器通過第四轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第三直線驅(qū)動器通過第五轉(zhuǎn)動副與第四直線驅(qū)動器連接，第四直線驅(qū)動器另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺通過第二轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第七轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二轉(zhuǎn)臺通過五轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十一轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十二轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動副與動平臺連接。第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)動平臺在空間的自由度運動，所述第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副、第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副、第i^一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副、第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)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(yōu)點在于I、驅(qū)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(gòu)重量，機構(gòu)剛性好、慣量小，動力學(xué)性能好；2、通過兩個對稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制動平臺運動輸出，機構(gòu)運動學(xué)正、逆問題求解容易，控制方便；3、通過在動平臺上安裝手術(shù)刀等手術(shù)工具來完成手術(shù)動作任務(wù)。

圖I為本實用新型所述一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置的第一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型所述一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置的第二結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型所述一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)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(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)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(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)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(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)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(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置的第五工作示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進一步說明。對照圖I和圖2，一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置，包括第一 RRR閉環(huán)子鏈、第二 RRR閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈。所述第一 RRR閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器3、第二直線驅(qū)動器7以及機架I連接而成，第一直線驅(qū)動器3通過第一轉(zhuǎn)動副2連接到機架I上，第一直線驅(qū)動器3通過第二轉(zhuǎn)動副24與第二直線驅(qū)動器7連接，第二直線驅(qū)動器7另一端通過第三轉(zhuǎn)動副8連接到機架I上。所述第二 RRR閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器18、第四直線驅(qū)動器22以及機架I連接而成，第三直線驅(qū)動器18通過第四轉(zhuǎn)動副17連接到機架I上，第三直線驅(qū)動器18通過第五轉(zhuǎn)動副25與第四直線驅(qū)動器22連接，第四直線驅(qū)動器22另一端通過第六轉(zhuǎn)動副23連接到機架I上。所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺4、第二轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺4通過第二轉(zhuǎn)動副24與第一直線驅(qū)動器3連接,第一轉(zhuǎn)臺4通過第七轉(zhuǎn)動副6與第一連桿10連接,第一轉(zhuǎn)臺4通過第八轉(zhuǎn)動副5與第二連桿9連接，第一連桿10另一端通過第九轉(zhuǎn)動副12與動平臺13連接，第二連桿9另一端通過第十轉(zhuǎn)動副11與動平臺15連接，第二轉(zhuǎn)臺21通過五轉(zhuǎn)動副25與第三直線驅(qū)動器18連接，第二轉(zhuǎn)臺21通過第i^一轉(zhuǎn)動副19與第三連桿16連接，第二轉(zhuǎn)臺21通過第十二轉(zhuǎn)動副20與第四連桿15連接，第三連桿16另一端通過第九轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動副14與動平臺13連接。第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)動平臺13在空間的4自由度運動。所述第一轉(zhuǎn)動副2、第二轉(zhuǎn)動副24、第三轉(zhuǎn)動副8、第四轉(zhuǎn)動副17、第五轉(zhuǎn)動副25、第六轉(zhuǎn)動副23的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第七轉(zhuǎn)動副6、第八轉(zhuǎn)動副5、第九轉(zhuǎn)動副12、第十轉(zhuǎn)動副11、第十一轉(zhuǎn)動副19、第十二轉(zhuǎn)動副20、第十三轉(zhuǎn)動副14的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)動平臺13的上下平移。對照圖5，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)動平臺13繞自身軸線的一維轉(zhuǎn)動。對照圖6，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)動平臺13的前后平移。對照圖7，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)動平臺13的左右平移。
權(quán)利要求1. 一種可實現(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置，包括第一RRR閉環(huán)子鏈、第二RRR閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈，其特征在于，其機構(gòu)和鏈接方式為 所述第一 RRR閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第一直線驅(qū)動器通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器通過第二轉(zhuǎn)動副與第二直線驅(qū)動器連接，第二直線驅(qū)動器另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機架上， 所述第二 RRR閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第三直線驅(qū)動器通過第四轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第三直線驅(qū)動器通過第五轉(zhuǎn)動副與第四直線驅(qū)動器連接，第四直線驅(qū)動器另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機架上， 所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺通過第二轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第七轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與動平臺連接，第二轉(zhuǎn)臺通過五轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第i—轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十二轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動副與動平臺連接，第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)動平臺在空間的自由度運動， 所述第一轉(zhuǎn)動副、第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副、第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副、第i^一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副、第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)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(xiàn)三維平動一維轉(zhuǎn)動的并聯(lián)手術(shù)裝置，包括第一RRR閉環(huán)子鏈、第二RRR閉環(huán)子鏈以及執(zhí)行機構(gòu)子鏈。所述第一RRR閉環(huán)子鏈、第二RRR閉環(huán)子鏈在同一平面內(nèi)。第一RRR閉環(huán)子鏈可控制第一轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)做二自由度運動，第二RRR閉環(huán)子鏈可控制第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)做二自由度運動。第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺的運動可實現(xiàn)動平臺在空間內(nèi)的四自由度運動。本實用新型通過兩個閉環(huán)子鏈來控制兩個轉(zhuǎn)臺在平面的運動，從而實現(xiàn)動平臺的空間四自由度運動，具有結(jié)構(gòu)緊湊控制簡單的優(yōu)點，且所有主動桿都連接在機架上，桿件能做成輕桿，機構(gòu)運動慣量小，動力學(xué)性能好，閉環(huán)子鏈由直線驅(qū)動器驅(qū)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(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者蔡敢為, 潘宇晨, 王紅州, 高德中, 張 林 申請人:廣西大學(xué)