[发明专利]一种机液混合传动的微创手术机器人及控制方法

权利要求书

1.一种机液混合传动的微创手术机器人，包括：基平台(1)、固定在基平台上的机器传动系统以及末端执行器(22)；其中机器人传动系统包括两个支链驱动电机、两个支链以及位于两个支链末端的T型管(21)；每个支链均包括：与支链驱动电机(2)旋转连接的第一连杆(3)、与所述第一连杆(3)铰接的第二连杆(5)、与所述第二连杆(5)铰接的第三连杆(4)和第四连杆(6)、与所述第三连杆(4)和第四连杆(6)铰接的第五连杆(7)、与所述第五连杆(7)铰接的第一导轨平台(8)、与所述第一导轨平台(8)连接的第一滑块(9)以及铰接的第六连杆(14)、与所述第四连杆(6)铰接的第二导轨平台(11)、与所述第一导轨平台(8)和第二导轨平台(11)均移动副连接的长导轨(10)、与所述第二导轨平台(11)连接的第二滑块(12)、与所述第二导轨平台(11)和第六连杆(14)铰接的第七连杆(13)、与所述第六连杆(14)铰接的第八连杆(16)、与所述第七连杆(13)和第八连杆(16)铰接的第九连杆(15)、与所述第九连杆(15)铰接的支链柱塞(17)、与所述支链柱塞(17)铰接的第十连杆(18)、与所述第十连杆(18)移动副连接的末端滑块(19)、与所述末端滑块(19)移动副连接并固定在T型管上的短导轨(20)；所述长导轨(10)安装于基平台(1)上并向上延伸；两个支链的支链柱塞分别与所述T型管(21)移动副两端连接；两个支链的第十连杆分别与所述T型管(21)铰接。

2.根据权利要求1所述的机液混合传动的微创手术机器人，其特征在于，所述第二连杆(5)、第三连杆(4)、第四连杆(6)和第五连杆(7)铰接所围成的内封闭图形为菱形；所述第六连杆(14)、第七连杆(13)、第八连杆(16)和第九连杆(15)铰接所围成的内封闭图形为菱形。

3.根据权利要求1所述的机液混合传动的微创手术机器人，其特征在于，所述第八连杆(16)上与所述支链柱塞(17)的铰接点(161)的运动轨迹为一圆弧，圆弧半径满足：

R＝l₁

其中，R为圆弧半径，l₁为所述第一连杆有效杆长，即所述第一连杆上两环形圆形之间的距离。

4.根据权利要求1所述的机液混合传动的微创手术机器人，其特征在于，所述T型管(21)内部有T型流道(212)，末端执行器(22)具有末端执行器柱塞(221)和末端执行器本体(222)；该T型流道(212)在所述两支链柱塞(17)以及末端执行器柱塞(221)共同封堵作用下封闭有一段液体，所述T型管(21)第一支链入口(211)通流面积与第二支链入口(213)的通流面积相等。

5.根据权利要求4所述的一种机液混合传动的微创手术机器人，其特征在于，所述末端执行器(22)绕一相对于基平台坐标系固定的远程运动中心点平面内的单自由度转动以及沿着其轴线方向的进给运动。

6.根据权利要求4或5所述的一种机液混合传动的微创手术机器人，其特征在于，所述两个支链柱塞(17)以及末端执行器柱塞(221)的位移满足以下表达式：

x_AA_in+x_BA_in＝x_outA_out

其中，x_A是一个支链柱塞(17)的位移，x_B是另一个支链柱塞(17)的位移，x_out是所述末端执行器柱塞(221)的位移；A_in是所述T型管第一支链入口(211)或第二支链入口(213)的通流面积，A_out是所述T型管出口(214)的通流面积。

7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的机液混合传动的微创手术机器人的控制方法，其特征在于，当两支链驱动电机(2)以相同角速度同方向旋转时，末端执行器(22)绕一相对于基平台坐标系固定的远程运动中心点平面内的单自由度转动以及沿着其轴线方向的进给运动；当两支链驱动电机(2)以相反角速度同方向旋转时，末端执行器(22)沿着其轴线方向的进给运动。