[发明专利]一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构

权利要求书

1.一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构，其特征在于，该并联机构包括一号闭环支链、二号支链、三号支链、静平台和动平台；

所述一号闭环支链包括闭环支链一号连杆、闭环支链二号连杆、闭环支链三号连杆、闭环支链四号连杆、闭环支链五号连杆、闭环支链六号连杆和闭环支链七号连杆；二号支链包括二号支链一号连杆、二号支链二号连杆、二号支链三号连杆和二号支链四号连杆；三号支链包括三号支链一号连杆、三号支链二号连杆、三号支链三号连杆和三号支链四号连杆；

所述静平台上具有呈圆周均匀排布的静平台一号铰支座、静平台二号铰支座、静平台三号铰支座和静平台四号铰支座，四个铰支座的铰接孔的中心轴线汇交于点M；

所述动平台上具有呈圆周均匀排布的动平台一号铰支座、动平台二号铰支座和动平台三号铰支座，三个铰支座的铰接孔的中心轴线汇交于点N；

所述动平台一号铰支座与闭环支链七号连杆的上端铰接形成转动副C1，闭环支链七号连杆的下端分别与闭环支链三号连杆的上端和闭环支链六号连杆的上端铰接形成转动副D1；闭环支链六号连杆的下端与闭环支链五号连杆的上端铰接形成转动副E1，闭环支链五号连杆的下端与闭环支链四号连杆的上端铰接形成转动副F1，闭环支链四号连杆的下端与静平台一号铰支座铰接形成转动副G1；闭环支链三号连杆的下端与闭环支链二号连杆的上端铰接形成转动副E11，闭环支链二号连杆的下端与闭环支链一号连杆的上端铰接形成转动副F11，闭环支链一号连杆的下端与静平台四号铰支座铰接形成转动副G11；

所述动平台二号铰支座与二号支链四号连杆的上端铰接形成转动副C2，二号支链四号连杆的下端与二号支链三号连杆的上端铰接形成转动副D2；二号支链三号连杆的下端与二号支链二号连杆的上端铰接形成转动副E2，二号支链二号连杆的下端与二号支链一号连杆的上端铰接形成转动副F2，二号支链一号连杆的下端与静平台二号铰支座铰接形成转动副G2；

所述动平台三号铰支座与三号支链四号连杆的上端铰接转动副C3，三号支链四号连杆的下端与三号支链三号连杆的上端铰接形成转动副D3；三号支链三号连杆的下端与三号支链二号连杆的上端铰接形成转动副E3，三号支链二号连杆的下端与三号支链一号连杆的上端铰接形成转动副F3，三号支链一号连杆的下端与静平台三号支座铰接形成转动副G3；

上述转动副C1、C2、C3、D1、D2、D3、E1和E11的回转轴线汇交于一点，该点为并联机构的动球心且与点N重合；转动副E2、E3、F1、F2、F3、G1、G2、G3、F11和G11的回转轴线汇交于一点，该点为并联机构的定球心且与点M重合，在并联机构运动过程中点M固定，点N绕点M转动，两者之间的距离不变。

2.根据权利要求1所述的并联机构，其特征在于，所述静平台和动平台均为A型连杆；一号闭环支链、二号支链和三号支链均由A型连杆和B型连杆构成；闭环支链一号连杆、闭环支链三号连杆、闭环支链四号连杆、闭环支链六号连杆和闭环支链七号连杆均为A型连杆，闭环支链二号连杆和闭环支链五号连杆均为B型连杆；二号支链一号连杆、二号支链二号连杆和二号支链四号连杆均为A型连杆，二号支链三号连杆为B型连杆；三号支链一号连杆、三号支链二号连杆和三号支链四号连杆均为A型连杆，三号支链三号连杆为B型连杆；所述A型连杆为球面连杆，两端孔的轴线相交于一点；B型连杆为广义球面连杆，一端孔的轴线上具有B杆定球心，另一端孔的轴线上具有B杆动球心；在并联机构运动时所有B型连杆的B杆定球心完全与点M重合，所有B型连杆的B杆动球心完全与点N重合。

3.一种权利要求1所述的并联机构的应用，其特征在于，该并联机构能用于康复机器人的踝关节设计，具体是：根据使用者距骨的参数，确定使用者胫骨与距骨之间的平均相对转动球心、距骨与跟骨之间的平均相对转动球心的位置，使并联机构的动球心始终与使用者距骨和跟骨的平均相对转动球心重合，并联机构的定球心始终与使用者胫骨和距骨的平均相对转动球心重合，即确定并联机构的定球心和动球心的空间位置和距离。