[实用新型]一种三转一移并联机构

说明书

本实用新型公开了一种三转一移并联机构，包括动平台和定平台；包括连接在定平台与动平台之间的四条结构相同的非约束支链和一条约束支链；约束支链约束动平台在X轴和Y轴方向的移动。该技术方案通过一简单地在非约束支链连接的六自由度并联机构中通过设置一约束支链对X、Y轴方向的移动自由度进行约束，实现了在X、Y、Z三个方向的转动和Z轴方向的移动。另外，当该三转一移并联机构应用于人工耳蜗植入装置时，通过在动平台上添加人工耳蜗植入装置实现X或Y方向的一个移动自由度，则可实现医疗手术中三转二移并联机构。有效解决了现有并联机构不能满足医疗手术机器人需求的问题。本技术方案具有结构简单，易于控制和实施，便于普及推广应用。

技术领域

本发明涉及一种少自由度并联机器人，特别是涉及一种三转一移四自由度的并联机构。

背景技术

并联机器人具有定位精度高、负载能力强、刚度大、结构紧凑、容易控制等优点，广泛的应用于模拟运动、对接运动以及承载运动等领域。

少自由度并联机器人具有机构复杂度低、运动学和动力学模型简单等优点，可以与串联机器人进行优势互补设计出更加灵活的机械结构。近年来，少自由度并联机器人的研究成为热点。少自由度并联机构是自由度少于6的并联机构，可以应用于许多适用并联机构的操作，但不需要全部的6个自由度的工作任务。与六自由度并联机构相比，少自由度并联机器人具有的驱动件少、构件少、控制简单方便，成本低廉。同时可有效减少过多机构带来的约束性，使机构更加灵活可靠。

现有技术中的少自由度并联机器人机构很少有实现在空间中绕X,Y,Z轴的旋转以及沿Z轴平移这四个自由度。该四自由度并联机器人可用于医疗中的微手术领域，如人工耳蜗植入手术，以及在四足仿生机器人领域中用于四足机器人的主动脊椎。如公告号为CN203092560U的中国实用新型专利公开了一种两转一移三自由度无过约束非对称并联机构，其包括动平台、机架以及连接它们的三个分支，其中第一分支中的球副与机架连接，转动副与动平台连接，球副与转动副之间通过移动副连接，其中移动副轴线与转动副轴线垂直；第二分支中的万向铰与机架连接，转动副与动平台连接，万向铰与转动副之间通过移动副连接，其中转动副轴线既平行于万向饺的第二转动副轴线，又垂直于移动副轴线；第三分支中的万向铰与机架连接、球副与动平台连接，万向铰与球副之间通过移动副连接，其中移动副轴线垂直于万向铰的第二转动副轴线；上述第一分支中转动副轴线与第二分支中转动副轴线不平行。再如公开号为CN105936044A的中国发明专利申请公开了一种完全解耦式两转一移三自由度并联机构，其包括定平台、动平台以及连接这两个平台的三条支链，第一支链上、F连杆分别通过虎克铰和转动副与动平台和定平台连接，第二支链上、F连杆通过球副和虎克铰与动平台和定平台连接，第三支链上、F连杆均通过转动副与动平台和定平台连接，这三个支链的上、F连杆均通过移动副连接，所述第三支链连接动平台的转动副轴线与第一支链中虎克匀铰连接动平台的轴线重合，第三支链连接定平台的转动副轴线平行于第一支链转动副轴线，且与第二支链中虎克铰接定平台的轴线重合。上述这些现有技术所公开的少自由度并联机构均通过各支链与动平台或定平台的连接相互制约实现自由度的约束，该方式使得控制变得复杂，且均为两转一移三自由度并联机构，不能满足医疗中的微手术应用，如人工耳蜗植入手术。该手术用机器人需要至少四个自由度的并联机构。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种三转一移并联机构，其通过一简单地在非约束支链连接的六自由度并联机构中通过设置一约束支链对X、Y轴方向的移动自由度进行约束，实现了在X、Y、Z三个方向的转动和Z轴方向的移动。另外，当该三转一移并联机构应用于人工耳蜗植入装置(手术)时，通过在动平台上添加人工耳蜗植入夹具实现X或Y方向的一个移动自由度，则可实现医疗手术中三转二移并联机构。有效解决了现有并联机构不能满足医疗手术机器人需求的问题，并提供至少后面将说明的优点。