專利名稱：雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，屬于微創(chuàng)外科手術(shù)穿刺針空間位姿數(shù)字化自動定位裝置。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)，計算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、外科及外科學(xué)技術(shù)等 都得到了飛速發(fā)展，與此同時，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力和全民衛(wèi)生保健意識的迅速提高，以提高 手術(shù)定位精度和手術(shù)方便程度以及手術(shù)效率為宗旨的微創(chuàng)外科機(jī)器人技術(shù)的研究，在我國 乃至全世界已成為最主要的前沿研究熱點之一，也成為高新技術(shù)企業(yè)關(guān)注的重要的產(chǎn)業(yè)發(fā) 展方向。我國目前外科手術(shù)穿刺定位機(jī)器人基本上停留在研發(fā)階段，研發(fā)的外科手術(shù)并聯(lián) 機(jī)器人具有如下特點。一、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沿用工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計思路，用傳統(tǒng)的動平臺和靜平臺 構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)，此種機(jī)構(gòu)外形尺寸大，而且沉重，醫(yī)生操作不方便；二、與傳統(tǒng)的并聯(lián)機(jī)器 人一樣，這種并聯(lián)機(jī)器人工作空間小，手術(shù)姿態(tài)范圍小，靈活性差，這與微創(chuàng)穿刺定位手術(shù) 機(jī)器人(如神經(jīng)外科機(jī)器人)的要求相違背，因此這種機(jī)器人很難從實驗室走向臨床應(yīng)用， 也就是說，目前尚未開發(fā)出小巧輕便高靈活性的微創(chuàng)外科手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，因此，開發(fā) 面向微創(chuàng)外科手術(shù)的四自由度并聯(lián)機(jī)器人，不僅為主動穿刺定位手術(shù)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)奠定了 研究基礎(chǔ)，同時，也為其它手術(shù)適應(yīng)癥的機(jī)器人設(shè)計開發(fā)提供參考。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種將外科醫(yī)生的手術(shù)穿 刺針的手動定位變?yōu)槿詣訑?shù)字化定位，既為機(jī)器人的自動定位，實現(xiàn)操作方便、小巧靈 活、定位精度高的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人。為達(dá)到上述目的，本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于包括絲杠機(jī)構(gòu)、穿刺針機(jī)構(gòu)、準(zhǔn) 雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)、主連接板、并聯(lián)平臺固定架和支撐架，其中，并聯(lián)平臺固定架一端設(shè)置有 三爪結(jié)構(gòu)，其三爪結(jié)構(gòu)通過緊固螺釘固定在主連接板上，并聯(lián)平臺固定架另一端還設(shè)置有 螺紋接口，其通過螺紋接口與支撐架連接，而準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)包括兩組對稱設(shè)置于主連 接板兩側(cè)并與主連接板連接的傳動機(jī)構(gòu)，絲杠機(jī)構(gòu)也為兩組，分別對稱設(shè)置于主連接板中 心的兩側(cè)，分別與兩組傳動機(jī)構(gòu)連接，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，而穿刺針機(jī)構(gòu)則同時設(shè)置在兩 組絲杠機(jī)構(gòu)上，形成兩個移動自由度。前述的傳動機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)座、小錐齒輪座、大錐齒輪座、直流電機(jī)、小錐齒輪 聯(lián)軸器、準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪，其中，直流電機(jī)座、小錐齒輪座和大錐齒 輪座分別通過緊固螺釘固定在主連接板上，直流電機(jī)固定在直流電機(jī)座上，其輸出軸與聯(lián) 軸器一端連接，聯(lián)軸器的另一端與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸連接，而準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪 的轉(zhuǎn)動軸通過小錐齒輪座限位并支撐，準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸垂直設(shè)置，且準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸通過大錐齒輪座限位并支撐，而準(zhǔn)雙曲面大 錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪嚙合上述的絲杠機(jī)構(gòu)包括絲杠軸承座端蓋、絲杠軸承座、絲杠導(dǎo) 向罩、滾珠絲杠、絲杠螺母、絲杠電機(jī)座、絲杠聯(lián)軸器、絲杠直流電機(jī)，其中，絲杠電機(jī)座與上述 的準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸過盈配合，絲杠直流電機(jī)通過螺釘連接在絲杠電機(jī)座的側(cè)面， 其輸出軸與絲杠聯(lián)軸器一端鎖固，絲杠聯(lián)軸器的另一端與穿過絲杠電機(jī)座上軸承座的滾珠絲 杠的一端連接，滾珠絲杠與絲杠電機(jī)座的輸出軸同軸設(shè)置，且其另一端通過絲杠軸承座限位 并支撐，絲杠軸承座端蓋設(shè)置在絲杠軸承座的端部，而絲杠導(dǎo)向罩則設(shè)置在絲杠軸承座和絲 杠電機(jī)座之間，且套在滾珠絲杠的外部，并與滾珠絲杠的軸同心設(shè)置，絲杠導(dǎo)向罩在其側(cè)面中 部還開有沿滾珠絲杠軸線方向的導(dǎo)向槽，絲杠螺母套在滾珠絲杠上且限位在導(dǎo)向槽中。 前述的穿刺針機(jī)構(gòu)包括穿刺針和兩組結(jié)構(gòu)相同的穿刺針固定機(jī)構(gòu)，兩組穿刺針固 定機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在兩組絲杠機(jī)構(gòu)上，其中，每組穿刺針固定機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套U形定位環(huán)、導(dǎo) 向套柱形定位環(huán)、定位環(huán)銷和穿刺針導(dǎo)向套，導(dǎo)向套U形定位環(huán)與上述的絲杠螺母通過滑 動軸承連接，且其為對稱結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)動軸垂直于滾珠絲杠的軸，導(dǎo)向套柱形定位環(huán)通過其兩 側(cè)的定位環(huán)銷連接在導(dǎo)向套U形定位環(huán)的開口端，其內(nèi)部還同心設(shè)置有穿刺針導(dǎo)向套，而 穿刺針則穿設(shè)在兩個穿刺針導(dǎo)向套內(nèi)。進(jìn)一步，上述的穿刺針導(dǎo)向套的軸線、定位環(huán)銷的軸線和導(dǎo)向套U形定位環(huán)的軸 線交于一點，形成球鉸。本實用新型的有益效果是1、結(jié)構(gòu)簡單本實用新型采用雙極坐標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩組絲杠機(jī)構(gòu)都能夠?qū)崿F(xiàn)空間 點的平移和空間點繞固定軸的旋轉(zhuǎn)，且兩組絲杠機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)一致，使得設(shè)計、制造都很方便且 成本較低；2、機(jī)器人運動學(xué)解算方便這種雙極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，其運動學(xué)計算基于幾何方法即可， 不需要按照傳統(tǒng)的D-H方法建立數(shù)學(xué)模型，不需要進(jìn)行復(fù)雜的矩陣變換，大大降低解算和 編程的難度；3、工作空間較大本實用新型的動平臺抽象為醫(yī)生手術(shù)的穿刺針，它可以脫離并 聯(lián)平臺，本實用新型所述的機(jī)器人為開放式結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以在士90°內(nèi)運動，因此其 與相同外形尺寸的并聯(lián)機(jī)器人相比，工作空間明顯增大；4、靈活性較高由于本實用新型的關(guān)節(jié)運動范圍增大，則動平臺姿態(tài)范圍增大，也 就是說，所述的穿刺針矢量空間姿態(tài)明顯增多，因此，本實用新型與一般并聯(lián)機(jī)器人相比， 其靈活性顯著提高，從而使醫(yī)生手術(shù)效率提高；5、輕便穩(wěn)固本實用新型的主體材料采用高強(qiáng)度工程塑料，重量輕、剛性好；6、定位精度較高本實用新型相對串聯(lián)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，其關(guān)節(jié)沒有累計誤差，定位 精度高；7、結(jié)構(gòu)緊湊本實用新型在采用雙極坐標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同時，還采用了準(zhǔn)雙曲面錐 齒輪傳動結(jié)構(gòu)，使得該四自由度并聯(lián)機(jī)器人傳動比大、承載能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，可用 于設(shè)計微創(chuàng)外科手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，也可以應(yīng)用于其它數(shù)字化醫(yī)療裝置的設(shè)計。

圖1為本實用新型一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖2為本實用新型一實施例的主視圖；圖3為本實用新型一實施例的左視圖。圖中主要附圖標(biāo)記含義為1、主連接板 2、并聯(lián)平臺固定架3、直流電機(jī)座4、小錐齒輪座 5、大錐齒輪座6、直流電機(jī)7、小錐齒輪聯(lián)軸器 8、準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪9、準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪10、絲杠軸承座端蓋 11、絲杠軸承座12、絲杠導(dǎo)向套13、滾珠絲杠 14、絲杠螺母15、絲杠電機(jī)座16、絲杠聯(lián)軸器 17、絲杠直流電機(jī)18、穿刺針19、導(dǎo)向套U形定位環(huán) 20、導(dǎo)向套柱形定位環(huán)21、定位銷環(huán)22、穿刺針導(dǎo)向套
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本實用新型的具體實施方式
圖1為本實用新型一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型一實施例的主 視圖；圖3為本實用新型一實施例的左視圖。如圖1至圖3所示雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，包括絲杠機(jī)構(gòu)、穿刺針機(jī)構(gòu)、 準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)、主連接板1、并聯(lián)平臺固定架2和支撐架(不在本實用新型中闡述)，其 中，主連接板1作為并聯(lián)平臺的靜平臺的一部分，是并聯(lián)機(jī)器人的基礎(chǔ)部件，并聯(lián)平臺固定 架2上的三爪結(jié)構(gòu)通過三個螺釘與主連接板1剛性連接，并聯(lián)平臺固定架2末端的螺紋接 口與支撐架連接，即整個并聯(lián)機(jī)器人固定在該支撐架上。絲杠機(jī)構(gòu)為兩組，分別對稱設(shè)置于主連接板中心的兩側(cè)，并分別與準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃?機(jī)構(gòu)連接，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，而穿刺針機(jī)構(gòu)則同時設(shè)置在兩組絲杠機(jī)構(gòu)上，形成兩個移
動自由度。而準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)則包括兩組對稱設(shè)置于主連接板兩側(cè)并與主連接板連接的 傳動機(jī)構(gòu)，而所述的每組傳動機(jī)構(gòu)都包括直流電機(jī)座3、小錐齒輪座4、大錐齒輪座5、直流 電機(jī)6、小錐齒輪聯(lián)軸器7、準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪8和準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪9，其中，直流電機(jī)座 3、小錐齒輪座4和大錐齒輪座5分別通過緊固螺釘固定在主連接板1上，直流電機(jī)6固定 在直流電機(jī)座3上，其輸出軸與小錐齒輪聯(lián)軸器7 —端連接，小錐齒輪聯(lián)軸器7的另一端與 準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪9的轉(zhuǎn)動軸連接，而準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪8的轉(zhuǎn)動軸通過小錐齒輪座4限 位并支撐，準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪9的轉(zhuǎn)動軸與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪8的轉(zhuǎn)動軸垂直設(shè)置，且準(zhǔn)雙 曲面大錐齒輪9的轉(zhuǎn)動軸通過大錐齒輪座5限位并支撐，而準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪9與準(zhǔn)雙曲 面小錐齒輪8嚙合。上述的絲杠機(jī)構(gòu)也為兩組，分為上絲杠機(jī)構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)，上絲杠機(jī)構(gòu)和下絲杠 機(jī)構(gòu)對稱設(shè)置于主連接板1中心的兩側(cè)，并分別與準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)連接，其中，上絲杠機(jī) 構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)都包括絲杠軸承座端蓋10、絲杠軸承座11、絲杠導(dǎo)向罩12、滾珠絲杠13、絲 杠螺母14、絲杠電機(jī)座15、絲杠聯(lián)軸器16、絲杠直流電機(jī)17，其中，絲杠電機(jī)座15與上述的 準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪9的轉(zhuǎn)動軸過盈配合，整個上絲杠機(jī)構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)可以分別繞兩個準(zhǔn) 雙曲面大錐齒輪9的主軸旋轉(zhuǎn)，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，絲杠直流電機(jī)17通過螺釘連接在絲杠電機(jī)座15的側(cè)面，其輸出軸與絲杠聯(lián)軸器16 —端鎖固，絲杠聯(lián)軸器16的另一端與穿過 絲杠電機(jī)座15上的軸承座的滾珠絲杠13的一端連接，滾珠絲杠13與絲杠電機(jī)座15的輸 出軸同軸設(shè)置，且其另一端通過絲杠軸承座15限位并支撐，絲杠軸承座端蓋10設(shè)置在絲杠 軸承座11的端部，而絲杠導(dǎo)向罩12則設(shè)置在絲杠軸承座11和絲杠電機(jī)座15之間，且套在 滾珠絲杠13的外部，并與滾珠絲杠13的軸同心設(shè)置，絲杠導(dǎo)向罩12在其側(cè)面中部還開有 沿滾珠絲杠13軸線方向的導(dǎo)向槽，絲杠螺母14套在滾珠絲杠13上且限位在導(dǎo)向槽中。上述的穿刺針機(jī)構(gòu)包括穿刺針18和兩組結(jié)構(gòu)相同的穿刺針固定機(jī)構(gòu)，兩組穿刺 針固定機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在兩組絲杠機(jī)構(gòu)上，其中，每組穿刺針固定機(jī)構(gòu)都包括導(dǎo)向套U形定 位環(huán)19、導(dǎo)向套柱形定位環(huán)20、定位環(huán)銷21和穿刺針導(dǎo)向套22，導(dǎo)向套U形定位環(huán)19與上 述的絲杠螺母14通過滑動軸承連接，且其為對稱結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)動軸垂直于滾珠絲杠13的軸， 導(dǎo)向套柱形定位環(huán)20通過其兩側(cè)的定位環(huán)銷21連接在導(dǎo)向套U形定位環(huán)19的開口端，導(dǎo) 向套柱形定位環(huán)20可以繞定位環(huán)銷的軸線旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)向套柱形定位環(huán)20內(nèi)部還同心設(shè)置有 穿刺針導(dǎo)向套22，穿刺針導(dǎo)向套22與導(dǎo)向套柱形定位環(huán)20同心，且穿刺針導(dǎo)向套22可以 隨時從導(dǎo)向套柱形定位環(huán)20內(nèi)取出，穿刺針導(dǎo)向套22的軸線、定位環(huán)銷21的軸線和導(dǎo)向 套U形定位環(huán)19的軸線交于一點，形成球鉸，而穿刺針18則穿設(shè)在兩個穿刺針導(dǎo)向套22 內(nèi)，S卩穿刺針18經(jīng)由兩個穿刺針導(dǎo)向套22的中間孔穿過。上述兩組穿刺針固定機(jī)構(gòu)唯一的不同之處在于，位于下絲杠機(jī)構(gòu)上的固定穿刺針 18的穿刺針導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)比位于上絲杠機(jī)構(gòu)上的穿刺針導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)沿穿刺針18方向的 長度縮短，但功能不變。本實用新型的工作原理為本實用新型所述的并聯(lián)機(jī)器人具有4個自由度，其中2個為移動自由度，2個為轉(zhuǎn) 到自由度。上絲杠機(jī)構(gòu)整體在與其對應(yīng)的直流電機(jī)的驅(qū)動下，可以繞準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的 主軸旋轉(zhuǎn)，同樣，下絲杠機(jī)構(gòu)整體在與其對應(yīng)的另外一個電機(jī)的驅(qū)動下，可以繞另外一個雙 曲面大錐齒輪的主軸旋轉(zhuǎn)，此2個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以在士90°的范圍內(nèi)運動。兩個絲杠螺母14 分別在兩個絲杠直流電機(jī)17的驅(qū)動下，沿滾珠絲杠13做平移運動，分別可以帶動兩個穿刺 針導(dǎo)向套22 —起做平移運動。因此，上絲杠機(jī)構(gòu)可以做平移和旋轉(zhuǎn)運動，下絲杠機(jī)構(gòu)也可 以做平移和旋轉(zhuǎn)運動，形成上下兩個極坐標(biāo)。本實用新型的工作原理為手術(shù)前，對病人患病區(qū)域進(jìn)行CT/MRI醫(yī)學(xué)影像斷層掃 描，通過圖像處理提取標(biāo)記點位置，建立圖像坐標(biāo)系，手術(shù)時，雙目立體視覺系統(tǒng)跟蹤視覺 定位模板，再經(jīng)過數(shù)學(xué)工具建立機(jī)器人基礎(chǔ)坐標(biāo)系，雙目立體視覺系統(tǒng)再跟蹤病人體表的 標(biāo)記點，建立體外標(biāo)記點坐標(biāo)系，這樣經(jīng)過一系列空間剛體變換過程，使醫(yī)生在圖像空間規(guī) 劃的手術(shù)穿刺路徑映射到機(jī)器人基礎(chǔ)坐標(biāo)空間來，通過機(jī)器人運動學(xué)反解，計算出各個關(guān) 節(jié)運動值，直流電機(jī)和絲杠直流電機(jī)驅(qū)動各個關(guān)節(jié)到指定位，當(dāng)定位結(jié)束時，連接上絲杠機(jī) 構(gòu)和下絲杠機(jī)構(gòu)的穿刺針導(dǎo)向套22，即形成空間矢量，從而實現(xiàn)穿刺針18的空間位置和姿 態(tài)的定位。以上具體的實施例對本實用新型的實施方式進(jìn)行了闡述，該闡述沒有局限性，附 圖中所示的也只是本實用新型的基本實施方式，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此，所以，如果本領(lǐng) 域的技術(shù)人員或研究人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，采用其它類 似拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、其它類似傳動結(jié)構(gòu)，或者只是改變桿件尺寸，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)形式，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍
權(quán)利要求雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于包括絲杠機(jī)構(gòu)、穿刺針機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)、主連接板、并聯(lián)平臺固定架和支撐架，其中，并聯(lián)平臺固定架一端設(shè)置有三爪結(jié)構(gòu)，其三爪結(jié)構(gòu)通過緊固螺釘固定在主連接板上，并聯(lián)平臺固定架另一端還設(shè)置有螺紋接口，其通過螺紋接口與支撐架連接，而準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)包括兩組對稱設(shè)置于主連接板兩側(cè)并與主連接板連接的傳動機(jī)構(gòu)，絲杠機(jī)構(gòu)也為兩組，分別對稱設(shè)置于主連接板中心的兩側(cè)，并分別與兩組傳動機(jī)構(gòu)連接，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，而穿刺針機(jī)構(gòu)則同時設(shè)置在兩組絲杠機(jī)構(gòu)上，形成兩個移動自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于所述的傳動機(jī)構(gòu) 包括直流電機(jī)座、小錐齒輪座、大錐齒輪座、直流電機(jī)、小錐齒輪聯(lián)軸器、準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪 和準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪，其中，直流電機(jī)座、小錐齒輪座和大錐齒輪座分別通過緊固螺釘固定 在主連接板上，直流電機(jī)固定在直流電機(jī)座上，其輸出軸與聯(lián)軸器一端連接，聯(lián)軸器的另一 端與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸連接，而準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸通過小錐齒輪座限位 并支撐，準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸垂直設(shè)置，且準(zhǔn)雙曲面 大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸通過大錐齒輪座限位并支撐，而準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面小錐齒輪 嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于所述的絲杠機(jī)構(gòu) 包括絲杠軸承座端蓋、絲杠軸承座、絲杠導(dǎo)向罩、滾珠絲杠、絲杠螺母、絲杠電機(jī)座、絲杠聯(lián) 軸器、絲杠直流電機(jī)，其中，絲杠電機(jī)座與上述的準(zhǔn)雙曲面大錐齒輪的轉(zhuǎn)動軸過盈配合，絲 杠直流電機(jī)通過螺釘連接在絲杠電機(jī)座的側(cè)面，其輸出軸與絲杠聯(lián)軸器一端鎖固，絲杠聯(lián) 軸器的另一端與穿過絲杠電機(jī)座上的軸承座的滾珠絲杠的一端連接，滾珠絲杠與絲杠電機(jī) 座的輸出軸同軸設(shè)置，且其另一端通過絲杠軸承座限位并支撐，絲杠軸承座端蓋設(shè)置在絲 杠軸承座的端部，而絲杠導(dǎo)向罩則設(shè)置在絲杠軸承座和絲杠電機(jī)座之間，且套在滾珠絲杠 的外部，并與滾珠絲杠的軸同心設(shè)置，絲杠導(dǎo)向罩在其側(cè)面中部還開有沿滾珠絲杠軸線方 向的導(dǎo)向槽，絲杠螺母套在滾珠絲杠上且限位在導(dǎo)向槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于所述的穿刺針機(jī) 構(gòu)包括穿刺針和兩組結(jié)構(gòu)相同的穿刺針固定機(jī)構(gòu)，兩組穿刺針固定機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在兩組絲 杠機(jī)構(gòu)上，其中，每組穿刺針固定機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套U形定位環(huán)、導(dǎo)向套柱形定位環(huán)、定位環(huán) 銷和穿刺針導(dǎo)向套，導(dǎo)向套U形定位環(huán)與上述的絲杠螺母通過滑動軸承連接，且其為對稱 結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)動軸垂直于滾珠絲杠的軸，導(dǎo)向套柱形定位環(huán)通過其兩側(cè)的定位環(huán)銷連接在導(dǎo) 向套U形定位環(huán)的開口端，其內(nèi)部還同心設(shè)置有穿刺針導(dǎo)向套，而穿刺針則穿設(shè)在兩個穿 刺針導(dǎo)向套內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于所述的穿刺針導(dǎo) 向套的軸線、定位環(huán)銷的軸線和導(dǎo)向套U形定位環(huán)的軸線交于一點，形成球鉸。
專利摘要本實用新型涉及一種雙極坐標(biāo)四自由度并聯(lián)機(jī)器人，包括絲杠機(jī)構(gòu)、穿刺針機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)、主連接板等，并聯(lián)平臺固定架一端為三爪結(jié)構(gòu)，通過三爪結(jié)構(gòu)固定在主連接板上，并聯(lián)平臺固定架另一端為螺紋接口，其通過螺紋接口與支撐架連接，準(zhǔn)雙曲面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)包括兩組對稱設(shè)置于主連接板兩側(cè)并與主連接板連接的傳動機(jī)構(gòu)，絲杠機(jī)構(gòu)為兩組，對稱設(shè)置于主連接板中心的兩側(cè)，并分別與兩組傳動機(jī)構(gòu)連接，形成兩個轉(zhuǎn)動自由度，穿刺針機(jī)構(gòu)設(shè)置在絲杠機(jī)構(gòu)上，形成兩個移動自由度。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)器人運動學(xué)解算方便、工作空間大、靈活性高、輕便穩(wěn)固、定位精度高、結(jié)構(gòu)緊湊，可用于微創(chuàng)外科手術(shù)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)或其它數(shù)字化醫(yī)療裝置的設(shè)計。
文檔編號B25J9/08GK201743778SQ201020512880
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者唐粲, 張建偉, 李超, 王峰, 程勝 申請人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司