一種可實現(xiàn)平面二維定位和空間二維定向的雙平面并聯(lián)機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及并聯(lián)機器人技術領域。
【背景技術】
[0002]并聯(lián)機器人的動平臺與定平臺通過兩個以上的獨立的運動鏈連接，在每條鏈的運動輸入下，可方便提供多姿態(tài)的運動形式，具有運動精度高、動態(tài)響應快、承載能力強等優(yōu)點，所以并聯(lián)機器人比較適合作為定位、定向機構的基本構建形式。在脊柱微創(chuàng)手術中，所涉及的術種包括椎弓根螺釘內(nèi)固定術、經(jīng)皮椎體成形術、經(jīng)皮椎板減壓術等，這些術式的操作精細度要求很高，微小的失誤都有可能造成脊髓或神經(jīng)根的損傷，導致下肢癱瘓甚至死亡。
[0003]傳統(tǒng)的人工進行微創(chuàng)手術方法要求醫(yī)生具有很高的操作技術水平，然而借助導航的手術方式切斷了醫(yī)生的手眼協(xié)調(diào)，由于誤操作或顫抖造成的手術偏差難于避免，且手術過程中醫(yī)生和患者需要受到大量X射線的輻射。因此脊柱微創(chuàng)手術機器人的研宄和應用成為了醫(yī)學界和工程界的共識。
[0004]然而目前應用于脊柱微創(chuàng)手術的醫(yī)療機器人構型多為串聯(lián)結構，具有誤差積累、剛度性能差等難以克服的缺點，降低了手術的安全性。此外，其他結構構型結構復雜，體積龐大，控制起來難度較大，難以滿足脊柱微創(chuàng)手術的術室環(huán)境要求和醫(yī)師操作要求，進而限制了這類機器人結構的進一步發(fā)展與應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的脊柱微創(chuàng)手術的醫(yī)療機器人構型結構復雜、體積龐大、操作難度大導致的操作精度低、可靠性差及手術安全性低的問題，提出了一種可實現(xiàn)平面二維定位和空間二維定向的雙平面并聯(lián)機構。
[0006]一種可實現(xiàn)平面二維定位和空間二維定向的雙平面并聯(lián)機構，它包括上平面驅動機構、下平面驅動機構、機架1、驅動裝置26、上平面連接件、下平面連接件和末端器械6 ;
[0007]機架I包括上框架1-1、左框架1-2、下框架1-3和右框架1_4 ;上框架1_1、左框架1-2、下框架1-3和右框架1-4首尾依次相接構成一個中空的長方體形框架或正方形框架；
[0008]上平面驅動機構的通過上平面連接件與末端器械6同軸連接；下平面驅動機構通過下平面連接件與所述末端器械6同軸連接；所述上平面驅動機構和下平面驅動機構平行放置，且二者之間的距離等于左框架1-2的高度；
[0009]上平面驅動機構位于所述上框架1-1的上表面，驅動裝置26穿過所述上框架1-1驅動上平面驅動機構動作，完成上平面的平面二維定位和空間二維定向；
[0010]下平面驅動機構位于所述下框架1-3的下表面，驅動裝置26穿過所述下框架1-3驅動下平面驅動機構動作，完成下平面的平面二維定位和空間二維定向；
[0011]機架I和末端器械6之間的距離隨著上平面驅動機構和下平面驅動機構的伸縮而改變。
[0012]驅動裝置26為四個，兩個用于驅動上平面驅動機構，兩個用于驅動下平面驅動機構。
[0013]四個驅動裝置26均位于所述機架I的內(nèi)部，用于驅動上平面驅動機構的兩個驅動裝置26固定在上框架1-1上；用于驅動下平面驅動機構的兩個驅動裝置26固定在下框架1-3上。所述驅動裝置26為電機。
[0014]一種可實現(xiàn)平面二維定位和空間二維定向的雙平面并聯(lián)機構，所述下平面驅動機構包括第三支鏈7、第四支鏈11、下平面動平臺連接塊10、第一動平臺桿件連接軸21和第二動平臺桿件連接軸22 ；
[0015]第三支鏈7包括第一近架桿12、第一遠架桿17、第一桿件連接軸14、第一直角件
15、第一近架關節(jié)軸承及其連桿18和第一遠架關節(jié)軸承及其連桿19 ;
[0016]第四支鏈11包括第二近架桿23、第二桿件連接軸24和第二遠架桿25 ;
[0017]第一近架桿12的一端與第三個所述驅動裝置26的驅動端連接，第一近架桿12的另一端通過第一桿件連接軸14與第一遠架桿17的一端連接；
[0018]第二近架桿23的一端與第四個所述驅動裝置26的驅動端連接，第二近架桿23的另一端通過第二桿件連接軸24與第二遠架桿25的一端連接；
[0019]第一遠架桿17的另一端通過第一動平臺桿件連接軸21與下平面動平臺連接塊10連接；第二遠架桿25的另一端通過第二動平臺桿件連接軸22與所述下平面動平臺連接塊10連接；
[0020]所述下平面動平臺連接塊10用于完成第一遠架桿17和第二遠架桿25的連接，還用于連接下平面驅動機構和下平面連接件；
[0021]第一直角件固定軸13固定在第一直角件15的上表面，且靠近第一直角件15的直角處；第一桿件連接軸14和第二直角件固定軸16固定在第一直角件15的下表面，且第一桿件連接軸14靠近所述第一直角件固定軸13 ;第二直角件固定軸16靠近第一直角件15的銳角處；第一桿件連接軸14和第二直角件固定軸16沿著所述第一遠架桿17的軸線方向排列；第一桿件連接軸14和第一直角件固定軸13沿著所述第一近架桿12的軸線方向排列；
[0022]第一近架關節(jié)軸承及其連桿18的一端與所述機架I的上框架1-1通過軸承進行活動連接，另一端與第二直角件固定軸16連接；
[0023]第一遠架關節(jié)軸承及其連桿19的一端與所述第一直角件固定軸13連接，另一端與動平臺關節(jié)軸承固定軸20軸接；
[0024]動平臺關節(jié)軸承固定軸20與所述下平面動平臺連接塊10軸接；
[0025]第一近架關節(jié)軸承及其連桿18、第一近架桿12和第一直角件15構成一個平行四邊形的三條邊，且第一近架關節(jié)軸承及其連桿18和第一近架桿12平行；
[0026]第一遠架關節(jié)軸承及其連桿19、第一遠架桿17和第一直角件15構成另一個平行四邊形的兩條邊，第一遠架桿17和第一直角件15位于同一直線上，且與所述第一遠架關節(jié)軸承及其連桿19的軸線平行。
[0027]一種可實現(xiàn)平面二維定位和空間二維定向的雙平面并聯(lián)機構，所述上平面驅動機構包括第一支鏈2、第二支鏈3、上平面動平臺連接塊4、第三直角件固定軸36、第四直角件固定軸37、動平臺關節(jié)軸承固定軸38、第三動平臺桿件連接軸39和第四動平臺桿件連接軸 40 ；
[0028]第一支鏈2包括第三近架桿27、第三遠架桿28、第三桿件連接軸29、第二直角件30、第二近架關節(jié)軸承及其連桿31和第二遠架關節(jié)軸承及其連桿32 ;
[0029]第二支鏈3包括第四近架桿33、第四桿件連接軸34和第四遠架桿35 ;
[0030]第三近架桿27的一端與第一個所述驅動裝置26的驅動端連接，第三近架桿27的另一端通過第三桿件連接軸29與第三遠架桿28的一端連接；
[0031]第四近架桿33的一端與第二個所述驅動裝置26的驅動端連接，第四近架桿33的另一端通過第四桿件連接軸34與第四遠架桿35的一端連接；
[0032]第三遠架桿28的另一端通過第三動平臺桿件連接軸39與上平面動平臺連接塊4連接；第四遠架桿35的另一端通過第四動平臺桿件連接軸40與所述上平面動平臺連接塊4連接；
[0033]所述上平面動平臺連接塊4用于完成第三遠架桿28和第三遠架桿35的連接，還用于連接上平面驅動機構和上平面連接件；
[0034]第三直角件固定軸36固定在第二直角件30的上表面，且靠近第二直角件30的直角處；第三桿件連接軸29和第四直角件固定軸37固定在第二直角件30的下表面，且第三桿件連接軸29靠近所述第三直角件固定軸36 ;第四直角件固定軸37靠近第二直角件30的銳角處；第三桿件連接軸29和第四直角件固定軸37沿著所述第三遠架桿28的軸線方向排列；第三桿件連接軸29和第三直角件固定軸36沿著所述第三近架桿27的軸線方向排列；
[0035]第二近架關節(jié)軸承及其連桿31的一端與所述機架I的上框架1-1通過軸承進行活動連接，另一端與第四直角件固定軸37連接；
[0036]第二遠架關節(jié)軸承及其連桿32的一端與所述第三直角件固定軸36連接，另一端與第二動平臺關節(jié)軸承固定軸38軸接；
[0037]第二動平臺關節(jié)軸承固定軸38與所述上平面動平臺連接塊4軸接；
[0038]第二近架關節(jié)軸承及其連桿31、第三近架桿27和第二直角件30構成一個平行四邊形的三條邊，且第二近架關節(jié)軸承及其連桿31和第三近架桿27平行；
[0039]第二遠架關節(jié)軸承及其連桿32、第三遠架桿28和第二直角件30構成另一個平行四邊形的兩條邊，第三遠架桿28和第二直角件30位于同一直線上，且與所述第二遠架關節(jié)軸承及其連桿32的軸線平行。
[0040]所述上平面連接件包括第一 U副9和直線軸承5 ;第一 U副9用于連接所述上平面動平臺連接塊4和直線軸承5 ;直線軸承5用于與所述末端器械6軸接。
[0041]所述下平面連接件