[发明专利]一种可实现空间远心点运动的并联机构

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种可实现空间远心点运动的并联机构，属于医疗机器人领域。

背景技术

并联机构是指动平台和定平台通过两个或者两个以上的独立运动链以并联方式连接，具有两个及以上自由度，以并联方式驱动的闭环机构。具有承载能力强，结构紧凑，刚度重量比大，运动副累积误差小，运动精度高，动态性能好，易于反馈控制等特点。如今，并联机构的应用不断扩展，主要包括并联机床、工业机器人、医疗机器人、天文望远镜、航天对接等领域。如今，并联机构在中有着广泛的应用。在进行内科微创手术过程中，如完成在腹腔内的手术时，要求机器人实现以切口为中心的远心点运动。目前，通过串联机器人可以实现该类型运动，不过这种串联机构庞大复杂，抗干扰能力较弱使其完成的手术切割效果欠佳，影响腹腔手术切口质量的问题。

现有专利CN102218734A所公开的可实现通过虚拟运动中心的双平行四杆两维转动并联机构，包括动平台、第一运动支链和第二运动支链；该机构动平台两侧设置结构相同的平行四边形连杆机构，通过电机驱动实现加载在动平台上的载体绕虚拟运动中心运动，所实现的运动为通过平面运动中心的运动。现有专利CN102973317A所公开的一种微创手术机器人机械臂布置结构，包括主操作端部分、从操作端部分、被动调整臂、主动操作臂组合；主操作端与从操作端集成为一体，该机构移动速度快，工作空间大，但运动精度较低，控制难度大。现有专利CN101919739B所公开的一种具有大运动空间高结构刚性的微创机器人机械臂，由连杆机构构成，采用了串联结构实现机械臂的运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现空间远心点运动的并联机构，以解决目前通过串联机器人实现腹腔手术中以切口为中心的远心点运动时因串联机构庞大复杂，抗干扰能力较弱，使其完成的手术切割效果欠佳，影响腹腔手术切口质量的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术技术方案是：

一种可实现空间远心点运动的并联机构，它包括基座、动平台、器械、一组UPR运动支链和两组UPRR运动支链，所述基座为环形基座，所述动平台位于基座的正上方，器械穿过环形基座与动平台连接，基座上均布三个安装轴孔，三个安装轴孔的轴线汇交于基座中心线上一点O，O点为运动远心点；

一组UPR运动支链包括中央摆动杆、一个第一转动副、一个第一伸缩杆和一个第一U副，中央摆动杆的一端固定连接在动平台上，中央摆动杆的另一端通过一个第一转动副与第一伸缩杆的上端连接，第一伸缩杆的下端通过一个第一U副与基座连接构成了一组UPR运动支链，第一U副的第一转动轴线与基座一安装轴孔轴线重合，第一U副的第二转动轴线垂直于其第一转动轴线与第一伸缩杆长度方向轴线所形成的平面；

每组UPRR运动支链包括从动摆动杆、一个第三转动副、一个第二转动副、一个第二伸缩杆和一个第二U副，从动摆动杆的一端通过第三转动副与中央摆动杆连接，从动摆动杆的另一端通过第二转动副与第二伸缩杆的上端连接，第二伸缩杆的下端通过一个第二U副与基座连接构成了一组UPRR运动支链，第二U副的第一转动轴线与基座一安装轴孔轴线重合，第二U副的第二转动轴线垂直于其第一转动轴线与第二伸缩杆长度方向轴线所形成的平面；

一组UPR运动支链和两组UPRR运动支链分别构成经过器械轴线的三个平面，第一伸缩杆和第二伸缩杆上均安装有驱动装置，第一U副的第一转动轴线和两个第二U副的第一转动轴线，分别通过各自对应的环形基座安装轴孔汇交于运动远心点O。

一种可实现空间远心点运动的并联机构，它包括基座、动平台、器械和三组UPRR运动支链，所述基座为环形基座，所述动平台位于基座的正上方，器械穿过环形基座与动平台连接，基座上均布三个安装轴孔，三个安装轴孔的轴线汇交于基座中心线上一点O，O点为运动远心点；

每组UPRR运动支链包括摆动杆、一个第三转动副、一个第二转动副(、一个伸缩杆和一个U副，摆动杆的一端通过第三转动副与动平台连接，摆动杆的另一端通过第二转动副与伸缩杆的上端连接，伸缩杆的下端通过一个U副与基座连接构成了一组UPRR运动支链，每个U副的第一转动轴线与基座的安装轴孔轴线一一对应且重合，U副的第二转动轴线垂直于其第一转动轴线与伸缩杆长度方向轴线所形成的平面；

三组UPRR运动支链分别构成经过器械轴线的三个平面，每个伸缩杆上安装有驱动装置，三个U副的第一转动轴线分别通过各自对应的环形基座安装轴孔汇交于运动远心点O。