[发明专利]主被动结合的九自由度混联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种医疗外科手术机器人，尤其涉及一种主被动结合的九自由度混联机器人。

背景技术

近年来，国内外投入临床应用的医疗外科机器人的数量和类型不断增长，这种机器人按照驱动方式可分为：被动型和主动型，按照拓扑结构可分为：串联型和并联型。被动型靠人力驱动，无电机、液压或气压驱动，主动型反之；串联型由一组运动链串联而成，属于开环机构，并联型由两个或两个以上的分支机构并联而成，属于闭环机构。

现有技术中的机器人是纯串联或纯并联机器人，此类机器人的主要不足是：对于串联机器人，它的刚性较差，关节存在累积误差；对于并联机器人，其能实现的灵活姿态少，灵活性差，而且工作空间小。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵活性强、关节积累误差小的主、被动结合的九自由度混联机器人。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的主被动结合的九自由度混联机器人，包括串联机构和并联机构，所述串联机构包括依次铰接的基座、大臂、小臂、活套接头；

所述并联机构包括双平面静平台、针架，所述双平面静平台与所述活套接头连接，所述针架的上部和下部分别通过移动装置与所述双平面静平台的上平面静平台和下平面静平台连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的主被动结合的九自由度混联机器人。由于包括串联机构和并联机构，串联机构包括依次铰接的基座、大臂、小臂、活套接头；并联机构包括双平面静平台、针架，双平面静平台与活套接头连接，针架的上部和下部分别通过移动装置与双平面静平台的上平面静平台和下平面静平台连接。灵活性高、关节积累误差小。

附图说明

图1为本发明的主被动结合的九自由度混联机器人的整体结构示意图；

图2为本发明的运动学建模示意图；

图3为本发明中的液压锁紧装置的结构示意图；

图4为本发明中的大臂的结构示意图；

图5为本发明中的小臂的结构示意图；

图6为本发明中并联机构的立体结构示意图；

图7为本发明中并联机构的平面结构示意图。

图中：1.基座 2.大臂 3.小臂 4.活套接头 5.双平面静平台 6.螺旋副 7.球铰 8.针架 9.踩板机构 10.底座 11.踩板罩 12.踩板 13.钢丝套 14.钢丝绳15/17.转球 16.支柱 18.筒体 19.弹簧 20.顶杆 21.螺纹座 22.活塞 23.楔形环24.活套螺母 25/43.推力环 26.基座壳体 27/34/37/40/50.光电编码器 28.第一关节轴 29.旋臂 30.定位片 31.限位座 35.第二关节轴 36.码盘座 38.前短臂 39.承压环 41.定位环 42.密封环 44.楔形环 45.第四关节轴 46.后短臂 47.第五关节轴48.转动臂 49.码盘座 51.夹头 52.锁紧螺母 53.限位挡块 55.动平台支杆 59.螺母 61/67.电机座 62/66.齿轮箱 63/65.传动定位块 68.平台定位杆 72.侧板 77.球铰定位块 78.穿刺针 79.穿刺针套

具体实施方式

本发明的主被动结合的九自由度混联机器人，其较佳的具体实施方式如图1所示，包括串联机构和并联机构，其中串联机构为被动机构，具有五个转动自由度，串联机构包括依次铰接的基座1、大臂2、小臂3、活套接头4；并联机构包括双平面静平台5、针架8，双平面静平台5与活套接头4连接，针架8的上部和下部分别通过移动装置与双平面静平台5的上平面静平台和下平面静平台连接。

具体串联机构的基座1与大臂2之间通过第一关节I和第二关节II铰接，第一关节I的回转轴线为竖直方向，第二关节II的回转轴线为水平方向；大臂2与所述小臂3之间通过第三关节III铰接，第三关节III的回转轴线与第二关节II的回转轴线平行；小臂3的中部设有第四关节IV，第四关节IV的回转轴线与小臂3的轴线重合，小臂3的前短臂和后短臂可通过第四关节IV相对旋转；小臂3与活套接头4之间通过第五关节V铰接，第五关节V的回转轴线与小臂2的轴线垂直。

串联机构还包括液压锁紧装置，液压锁紧装置包括设于基座1内的液压动力源，液压动力源通过液压管路与第一关节I、第二关节II、第三关节III、第四关节IV及第五关节V相通，并由踩板机构9控制对各关节实现液压锁紧。