[发明专利]一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构

说明书

本发明公开了一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构，包括一号闭环支链、二号支链、三号支链、静平台和动平台；该并联机构具有一个动球心和一个定球心，在并联机构运动过程中定球心固定，动球心绕定球心转动，两者之间的距离不变。将本并联机构应用于康复机器人踝关节的设计中，可以提高康复机器人与踝关节的拟合程度，增强人机交互性能，增加康复机器人的使用舒适性。

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体涉及一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构。

背景技术

随着医疗康复领域与机器人领域的不断发展，人们对医疗康复型机械的使用舒适性和人机交互性能有了更高的要求。但现有的康复机器人，如基于球面机构的关节康复机器人，普遍存在人机交互性差、与人体关节的拟合程度低等问题。

人体踝关节包括胫骨、腓骨、距骨、舟骨与跟骨，对踝关节运动起主要作用的是胫骨、距骨和跟骨，胫骨与距骨之间的运动可视为球面副，距骨与跟骨之间的运动也可视为球面副，而且两个球面副的转动中心之间存在一定距离。目前，在康复机器人踝关节的设计中普遍将踝关节运动视为标准球面运动，如果简单地将胫骨与跟骨之间的运动视为标准球面运动，忽略距骨的存在，将导致人机交互不协调、拟合程度差等问题。例如灵巧眼机构为三支链球面并联机构，具有三个自由度，该机构具有一个与人体踝关节中心重合的固定运动球心，但由于踝关节实际运动并不是标准球面运动，故拟合效果较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种含子闭环的四自由度广义球面并联机构，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；