专利名称：基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，属于微创外科手术 穿刺针空间位姿数字化自动定位装置。
背景技术：
目前，对于外科手术，医疗机器人技术的发展和应用得到了各国的推崇，其相关的 技术等也得到了飞速发展，随着我国经济实力和全民卫生保健意识的迅速提高，以提高手 术定位精度和手术方便程度以及手术效率为宗旨的微创外科机器人技术的研究，在我国乃 至全世界已成为最主要的前沿研究热点之一，而我国目前外科手术穿刺定位机器人基本上 停留在研发阶段，研发的外科手术并联机器人具有如下特点。一、拓扑结构沿用工业机器人 的设计思路，用传统的动平台和静平台构建机器人系统，此种机构外形尺寸大，而且沉重， 医生操作不方便；二、与传统的并联机器人一样，这种并联机器人工作空间小，手术姿态范 围小，灵活性差，这与微创穿刺定位手术机器人(如神经外科机器人)的要求相违背，因此 这种机器人很难从实验室走向临床应用，也就是说，目前尚未开发出小巧轻便高灵活性的 微创外科手术并联机器人机构，开发面向微创外科手术的四自由度并联机器人，不仅会为 主动穿刺定位手术的机器人机构奠定了研究基础，同时，也会为其它手术适应症的机器人 设计开发提供参考。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于双蜗杆的双极坐标四 自由度并联机器人，将外科医生的手术穿刺针的手动定位变为全自动数字化定位，即变为 机器人的自动定位，此外，本发明的目的还在于使本发明不但可以作为自动化医疗手术器械，还可以 通过配套的双目立体视觉定位、医学2维和3维图像处理和定位，以及机器人运动学的解 算，将图像空间医生规划的穿刺路径自动映射到机器人空间，从而实现手术穿刺针矢量的 空间位置和姿态的准确定位，甚至可以同时作为外科手术穿刺定位的医疗装备和稳定的手 术支撑平台。本发明是通过以下技术方案来实现的一种基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于包括上丝杠机构、 下丝杠机构、穿刺针机构、双蜗杆传动机构、主连接板、并联平台固定架和支撑架，其中，并 联平台固定架一端设置有三爪结构，其三爪结构通过紧固螺钉固定在主连接板上，并联平 台固定架另一端还设置有螺纹接口，其通过螺纹接口与支撑架连接，而双蜗杆传动机构位 于主连接板一侧并与主连接板连接，上丝杠机构和下丝杠机构分别对称设置于主连接板中 心的两侧，并分别与双蜗杆传动机构连接，形成两个转动自由度，而穿刺针机构则同时设置 在上丝杠机构和下丝杠机构上，形成两个移动自由度。上述的双蜗杆传动机构包括双蜗杆电机座、联轴器支撑座、蜗杆座、直流电机A、直流电机B、联轴器A、联轴器B、蜗杆A、蜗杆B、涡轮A、涡轮B、涡轮轴承座A和涡轮轴承座B， 其中，双蜗杆电机座、联轴器支撑座和蜗杆座通过螺钉固定在主连接板上，直流电机A和直 流电机B平行固定在双蜗杆电机座上，其输出轴分别与联轴器支撑座支撑的联轴器A和联 轴器B连接，联轴器A和联轴器B的另一端还分别连接有蜗杆A和蜗杆B，蜗杆A和蜗杆B 的轴线平行，其支撑在蜗杆座上，且与蜗杆座中的两个轴承配合，而涡轮A和涡轮B则分别 支撑在涡轮轴承座A和涡轮轴承座B上，且涡轮A和涡轮B的转动轴在一条中心线上，上述 的蜗杆A和蜗杆B分别与涡轮A和涡轮B相互配合连接。上述的上丝杠机构包括上丝杠轴承座端盖、上丝杠轴承座、上丝杠导向罩、上滚珠 丝杠、上丝杠螺母、上丝杠电机座、上丝杠联轴器和上丝杠直流电机，其中，上丝杠电机座分 别与上述的涡轮A的主轴过盈配合固定连接，上丝杠直流电机通过螺钉连接在上丝杠电机 座的侧面，其输出轴与上丝杠联轴器一端锁固，上丝杠联轴器的另一端与穿过上丝杠电机 座上的轴承座的上滚珠丝杠的一端连接，上滚珠丝杠与上丝杠电机座的输出轴同轴设置， 且其另一端通过上丝杠轴承座限位并支撑，上丝杠轴承座端盖设置在上丝杠轴承座的端 部，而上丝杠导向罩则设置在上丝杠轴承座和上丝杠电机座之间，且套在上滚珠丝杠的外 部，并与上滚珠丝杠的轴同心设置，上丝杠导向罩在其侧面中部还开有沿上滚珠丝杠轴线 方向的导向槽A，上丝杠螺母套在上滚珠丝杠上且限位在导向槽A中。进一步，在上述的上丝杠导向罩的上部还设置有视觉定位模板。上述的下丝杠机构包括下丝杠轴承座端盖、下丝杠轴承座、下丝杠导向罩、下滚珠 丝杠、下丝杠螺母、下丝杠电机座、下丝杠联轴器和下丝杠直流电机，其中，下丝杠电机座分 别与上述的涡轮B的主轴过盈配合固定连接，下丝杠直流电机通过螺钉连接在下丝杠电机 座的侧面，其输出轴与下丝杠联轴器一端锁固，下丝杠联轴器的另一端与穿过下丝杠电机 座上的轴承座的下滚珠丝杠的一端连接，下滚珠丝杠与下丝杠电机座的输出轴同轴设置， 且其另一端通过下丝杠轴承座限位并支撑，下丝杠轴承座端盖设置在下丝杠轴承座的端 部，而下丝杠导向罩则设置在下丝杠轴承座和下丝杠电机座之间，且套在下滚珠丝杠的外 部，并与下滚珠丝杠的轴同心设置，下丝杠导向罩在其侧面中部还开有沿下滚珠丝杠轴线 方向的导向槽B，下丝杠螺母套在下滚珠丝杠上且限位在导向槽B中。此外，所述的穿刺针机构包括穿刺针、穿刺针固定机构A和穿刺针固定机构B，穿 刺针固定机构A和穿刺针固定机构B分别设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，而穿刺针则 同时固定在穿刺针固定机构A和穿刺针固定机构B上。进一步，所述的穿刺针固定机构A包括导向套U形定位环A、导向套柱形定位环A、 定位环销A和穿刺针导向套A，导向套U形定位环A与上述的上丝杠螺母通过滑动轴承连 接，且其为对称结构，其转动轴垂直于上滚珠丝杠的轴，导向套柱形定位环A通过其两侧的 定位环销A连接在导向套U形定位环A的开口端，其内部还同心设置有穿刺针导向套A，而 穿刺针则穿设在穿刺针导向套A内。进一步，所述的穿刺针固定机构B包括导向套U形定位环B、导向套柱形定位环B、 定位环销B和穿刺针导向套B，导向套U形定位环B与上述的下丝杠螺母通过滑动轴承连 接，且其为对称结构，其转动轴垂直于下滚珠丝杠的轴，导向套柱形定位环B通过其两侧的 定位环销B连接在导向套U形定位环B的开口端，其内部还同心设置有穿刺针导向套B，而 穿刺针则穿设在穿刺针导向套B内。
且穿刺针导向套A的轴线、定位环销A的轴线和导向套U形定位环A的轴线交于 一点，形成球铰A，以及穿刺针导向套B的轴线、定位环销B的轴线和导向套U形定位环B的 轴线交于一点，形成球铰B。本发明的有益效果是1、结构简单本发明所述的上丝杠机构和下丝杠机构结构一致，使得设计、制造都 很方便且成本较低，且本发明采用双极坐标拓扑结构，实现了上丝杠机构和下丝杠机构空 间点的平移和空间点绕固定轴的旋转；2、机器人运动学解算方便本发明采用的双极坐标结构，其运动学计算基于几何 方法即可，不需要按照传统的D-H方法建立数学模型，也无需进行复杂的矩阵变换，从而大 大降低了解算和编程难度；3、工作空间较大本发明为开放式结构，其动平台抽象为医生手术的穿刺针，它可 以脱离并联平台，旋转关节可以在士90°内运动，与相同外形尺寸的并联机器人相比，其工 作空间明显增大；4、灵活性较高本发明穿刺针矢量空间姿态明显增多，关节运动范围增大，即动平 台姿态范围增大，与一般并联机器人相比，其灵活性显著提高，提高了医生的手术效率；5、轻便稳固本发明所述的四自由度并联机器人的主体材料采用高强度工程塑 料，重量轻、刚性好；6、定位精度较高本发明的关节没有累计误差，定位精度高；7、结构紧凑本发明采用双极坐标拓扑结构的同时，采用了双涡轮蜗杆传动机构， 使该四自由度并联机器人体积小、重量轻、结构紧凑，即可用于设计微创外科手术并联机器 人机构，也可以应用于其它数字化医疗装置的设计。
图1为本发明一 实施例的立体结构示意图2为本发明一 实施例的主视图3为本发明一 实施例的左视图4为本发明一 实施例的俯视图。
图中主要附图标记含义为
1、主连接板2、并联平台固定架 3、双蜗杆电机座
4、联轴器支撑座； 5、蜗杆座 6、J 流电机A
7、直流电机B8、联轴器A 9、联轴器B
10、蜗杆A11、蜗杆B12、涡轮A
13、涡轮B14、涡轮轴承座A15、涡轮轴承座B
16、上丝杠轴承座端盖 17、上丝杠轴承座
18、上丝杠导向
19、上滚珠丝杠20、上丝杠螺母
21、上丝杠电机座 22、上丝杠联轴器23、上丝杠直流电机
24、下丝杠轴承座端盖 25、下丝杠轴承座26、下丝杠导向罩
27、下滚珠丝杠28、下丝杠螺母29、下丝杠电机座
30、下丝杠联轴器 31、下丝杠直流电机32、穿刺针
33、导向套U形定位环A35、定位环销A38、导向套柱形定位环B40、穿刺针导向套B
34、导向套柱形定位环A
36、穿刺针导向套A 37、导向套U形定位环B 39、定位环销B 41、视觉定位模板
具体实施例方式下面将结合附图，详细说明本发明的
具体实施例方式图1为本发明一实施例的立体结构示意图；图2为本发明一实施例的主视图；图3 为本发明一实施例的左视图；图4为本发明一实施例的俯视图。如图1至图4所示基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，包括上丝杠机 构、下丝杠机构、穿刺针机构、双蜗杆传动机构、主连接板1、并联平台固定架2和支撑架(不 在本发明中阐述)，其中，主连接板1作为并联平台的静平台的一部分，是本发明的基础部 件，并联平台固定架2 —端设置的三爪结构通过三个螺钉与主连接板1刚性连接，并联平台 固定架2另一端还设置有螺纹接口，其通过螺纹接口与支撑架连接，而双蜗杆传动机构则 位于主连接板1 一侧并与主连接板1连接，上丝杠机构和下丝杠机构分别对称设置于主连 接板1中心的两侧，并分别与双蜗杆传动机构连接，形成两个转动自由度，而穿刺针机构则 同时设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，形成两个移动自由度。上述的双蜗杆传动机构包括双蜗杆电机座3、联轴器支撑座4、蜗杆座5、直流电机 A6、直流电机B7、联轴器A8、联轴器B9、蜗杆AlO、蜗杆B11、涡轮Al2、涡轮B13、涡轮轴承座 A14和涡轮轴承座B15，其中，双蜗杆电机座3、联轴器支撑座4和蜗杆座5通过螺钉固定在 主连接板1上，直流电机A6和直流电机B7平行固定在双蜗杆电机座3上，其输出轴分别与 联轴器支撑座4支撑的联轴器A8和联轴器B9连接，联轴器A8和联轴器B9的另一端还分 别连接有蜗杆AlO和蜗杆B11，蜗杆AlO和蜗杆Bll的轴线平行，其支撑在蜗杆座5上，且 与蜗杆座5中的两个轴承配合，而涡轮A12和涡轮B13则分别支撑在涡轮轴承座A14和涡 轮轴承座B15上，且涡轮A12和涡轮B13的转动轴在一条中心线上，上述的蜗杆AlO和蜗杆 Bll分别与涡轮A12和涡轮B13相互配合连接。上述的上丝杠机构包括上丝杠轴承座端盖16、上丝杠轴承座17、上丝杠导向罩 18、上滚珠丝杠19、上丝杠螺母20、上丝杠电机座21、上丝杠联轴器22和上丝杠直流电机 23，其中，上丝杠电机座21分别与上述的涡轮A12的主轴过盈配合固定连接，实现上丝杠机 构整体绕轮A12的转动轴旋转，形成一个转动自由度，上丝杠直流电机23通过螺钉连接在 上丝杠电机座21的侧面，其输出轴与上丝杠联轴器22 —端锁固，上丝杠联轴器22的另一 端与穿过上丝杠电机座21上的轴承座的上滚珠丝杠19的一端连接，上滚珠丝杠19与上丝 杠电机座21的输出轴同轴设置，且其另一端通过上丝杠轴承座17限位并支撑，上丝杠轴承 座端盖16设置在上丝杠轴承座17的端部，而上丝杠导向罩18则设置在上丝杠轴承座17和 上丝杠电机座21之间，且套在上滚珠丝杠19的外部，并与上滚珠丝杠19的轴同心设置，上 丝杠导向罩18在其侧面中部还开有沿上滚珠丝杠19轴线方向的导向槽A，上丝杠螺母20 套在上滚珠丝杠19上且限位在导向槽A中，即上滚珠丝杠19的上丝杠螺母20可以沿上滚 珠丝杠19的轴线方向运动，但必须限制在导向槽A范围内。而下丝杠机构的结构和上丝杠机构的结构相同，其也包括下丝杠轴承座端盖24、下丝杠轴承座25、下丝杠导向罩26、下滚珠丝杠27、下丝杠螺母28、下丝杠电机座29、下丝 杠联轴器30和下丝杠直流电机31，其中，下丝杠电机座29分别与上述的涡轮B13的主轴过 盈配合固定连接，实现下丝杠机构整体绕涡轮B13的转动轴旋转，形成另一个转动自由度， 下丝杠直流电机31通过螺钉连接在下丝杠电机座29的侧面，其输出轴与下丝杠联轴器30 一端锁固，下丝杠联轴器30的另一端与穿过下丝杠电机座29上的轴承座的下滚珠丝杠27 的一端连接，下滚珠丝杠27与下丝杠电机座29的输出轴同轴设置，且其另一端通过下丝杠 轴承座25限位并支撑，下丝杠轴承座端盖24设置在下丝杠轴承座25的端部，而下丝杠导 向罩26则设置在下丝杠轴承座25和下丝杠电机座29之间，且套在下滚珠丝杠27的外部， 并与下滚珠丝杠27的轴同心设置，下丝杠导向罩26在其侧面中部还开有沿下滚珠丝杠27 轴线方向的导向槽B，下丝杠螺母28套在下滚珠丝杠27上且限位在导向槽B中，即下滚珠 丝杠27的下丝杠螺母28可以沿下滚珠丝杠27的轴线方向运动，但必须限制在导向槽B范 围内。上丝杠机构和下丝杠机构的唯一不同在于在上丝杠机构的上丝杠导向罩上部还 设置有视觉定位模板41，以对下面论述的穿刺针的位置进行跟踪定位。此外，穿刺针机构包括穿刺针32、穿刺针固定机构A和穿刺针固定机构B，穿刺针 固定机构A和穿刺针固定机构B分别设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，而穿刺针32则同 时固定在穿刺针固定机构A和穿刺针固定机构B上。进一步，穿刺针固定机构A包括导向套U形定位环A33、导向套柱形定位环A34、定 位环销A35和穿刺针导向套A36，导向套U形定位环A33与上述的上丝杠螺母20通过滑动 轴承连接，且其为对称结构，其转动轴垂直于上滚珠丝杠19的轴，导向套柱形定位环A34通 过其两侧的定位环销A35连接在导向套U形定位环A33的开口端，导向套柱形定位环A34 可绕定位环销A35旋转，其内部还同心设置有穿刺针导向套A36，而穿刺针32则穿设在穿刺 针导向套A36内。而穿刺针固定机构B也包括导向套U形定位环B37、导向套柱形定位环B38、定位 环销B39和穿刺针导向套B40，导向套U形定位环B37与上述的下丝杠螺母28通过滑动轴 承连接，且其为对称结构，其转动轴垂直于下滚珠丝杠27的轴，导向套柱形定位环B38通过 其两侧的定位环销B39连接在导向套U形定位环B37的开口端，导向套柱形定位环B38可 绕定位环销A39旋转，其内部还同心设置有穿刺针导向套B40，而穿刺针32则穿设在穿刺针 导向套B40内。上述的穿刺针导向套A36的轴线、定位环销A35的轴线和导向套U形定位环33的 轴线交于一点，形成球铰A，而穿刺针导向套B40的轴线、定位环销B39的轴线和导向套U形 定位环B37的轴线交于一点，形成球铰B。本发明的工作原理为本发明具有4个自由度，其中2个为移动自由度，2个为转 到自由度，上丝杠机构整体在直流电机A6驱动下，可以绕涡轮A12的主轴旋转，同样，下丝 杠机构整体在直流电机B7驱动下，可以绕涡轮B13的主轴旋转，且此2个旋转关节可以在 士90°内运动。上丝杠螺母20和下丝杠螺母28分别在上丝杠直流电机23和下丝杠直流 电机31的驱动下，分别沿上滚珠丝杠19和下滚珠丝杠27做平移运动，带动穿刺针导向套 A36和穿刺针导向套B40 —起做平移运动，因此，上丝杠机构可以做平移和旋转运动，下丝 杠机构也可以做平移和旋转运动，形成上下两个极坐标。
手术前，对病人患病区域进行CT/MRI医学影像断层扫描，通过图像处理提取标记 点位置，建立图像坐标系。手术时，双目立体视觉系统跟踪视觉定位模板41，再经过数学工 具建立机器人基础坐标系，双目立体视觉系统再跟踪病人体表的标记点，建立体外标记点 坐标系。这样经过一系列空间刚体变换过程，使医生在图像空间规划的手术穿刺路径映射 到机器人基础坐标空间来。通过机器人运动学反解，计算出各个关节运动值，直流电机A6、 直流电机B7、上丝杠直流电机23和下丝杠直流电机31分别驱动各个关节到指定位置。当 定位结束时，连接上丝杠机构和下丝杠机构的穿刺针导向套A36和穿刺针导向套B40，即形 成空间矢量，从而实现手术穿刺针的空间位置和姿态的定位。以上具体的实施例对本发明的实施方式进行了阐述，该阐述没有局限性，附图中 所示的也只是本发明的基本实施方式，实际的结构并不局限于此，所以，如果本领域的技术 人员或研究人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，采用其它类似拓扑结构、其 它类似传动结构，或者只是改变杆件尺寸，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构 形式，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
一种基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于包括上丝杠机构、下丝杠机构、穿刺针机构、双蜗杆传动机构、主连接板、并联平台固定架和支撑架，其中，并联平台固定架一端设置有三爪结构，其三爪结构通过紧固螺钉固定在主连接板上，并联平台固定架另一端还设置有螺纹接口，其通过螺纹接口与支撑架连接，而双蜗杆传动机构位于主连接板一侧并与主连接板连接，上丝杠机构和下丝杠机构分别对称设置于主连接板中心的两侧，并分别与双蜗杆传动机构连接，形成两个转动自由度，而穿刺针机构则同时设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，形成两个移动自由度。
2.根据权利要求1所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的双蜗杆传动机构包括双蜗杆电机座、联轴器支撑座、蜗杆座、直流电机A、直流电机 B、联轴器A、联轴器B、蜗杆A、蜗杆B、涡轮A、涡轮B、涡轮轴承座A和涡轮轴承座B，其中，双 蜗杆电机座、联轴器支撑座和蜗杆座通过螺钉固定在主连接板上，直流电机A和直流电机B 平行固定在双蜗杆电机座上，其输出轴分别与联轴器支撑座支撑的联轴器A和联轴器B连 接，联轴器A和联轴器B的另一端还分别连接有蜗杆A和蜗杆B，蜗杆A和蜗杆B的轴线平 行，其支撑在蜗杆座上，且与蜗杆座中的两个轴承配合，而涡轮A和涡轮B则分别支撑在涡 轮轴承座A和涡轮轴承座B上，且涡轮A和涡轮B的转动轴在一条中心线上，上述的蜗杆A 和蜗杆B分别与涡轮A和涡轮B相互配合连接。
3.根据权利要求1所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的上丝杠机构包括上丝杠轴承座端盖、上丝杠轴承座、上丝杠导向罩、上滚珠丝杠、上 丝杠螺母、上丝杠电机座、上丝杠联轴器和上丝杠直流电机，其中，上丝杠电机座分别与上 述的涡轮A的主轴过盈配合固定连接，上丝杠直流电机通过螺钉连接在上丝杠电机座的侧 面，其输出轴与上丝杠联轴器一端锁固，上丝杠联轴器的另一端与穿过上丝杠电机座上的 轴承座的上滚珠丝杠的一端连接，上滚珠丝杠与上丝杠电机座的输出轴同轴设置，且其另 一端通过上丝杠轴承座限位并支撑，上丝杠轴承座端盖设置在上丝杠轴承座的端部，而上 丝杠导向罩则设置在上丝杠轴承座和上丝杠电机座之间，且套在上滚珠丝杠的外部，并与 上滚珠丝杠的轴同心设置，上丝杠导向罩在其侧面中部还开有沿上滚珠丝杠轴线方向的导 向槽A，上丝杠螺母套在上滚珠丝杠上且限位在导向槽A中。
4.根据权利要求3所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的上丝杠导向罩的上部还设置有视觉定位模板。
5.根据权利要求1所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的下丝杠机构包括下丝杠轴承座端盖、下丝杠轴承座、下丝杠导向罩、下滚珠丝杠、下 丝杠螺母、下丝杠电机座、下丝杠联轴器和下丝杠直流电机，其中，下丝杠电机座分别与上 述的涡轮B的主轴过盈配合固定连接，下丝杠直流电机通过螺钉连接在下丝杠电机座的侧 面，其输出轴与下丝杠联轴器一端锁固，下丝杠联轴器的另一端与穿过下丝杠电机座上的 轴承座的下滚珠丝杠的一端连接，下滚珠丝杠与下丝杠电机座的输出轴同轴设置，且其另 一端通过下丝杠轴承座限位并支撑，下丝杠轴承座端盖设置在下丝杠轴承座的端部，而下 丝杠导向罩则设置在下丝杠轴承座和下丝杠电机座之间，且套在下滚珠丝杠的外部，并与 下滚珠丝杠的轴同心设置，下丝杠导向罩在其侧面中部还开有沿下滚珠丝杠轴线方向的导 向槽B，下丝杠螺母套在下滚珠丝杠上且限位在导向槽B中。
6.根据权利要求1所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于，所述的穿刺针机构包括穿刺针、穿刺针固定机构A和穿刺针固定机构B，穿刺针固定机构A 和穿刺针固定机构B分别设置在上丝杠机构和下丝杠机构上，而穿刺针则同时固定在穿刺 针固定机构A和穿刺针固定机构B上。
7.根据权利要求6所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的穿刺针固定机构A包括导向套U形定位环A、导向套柱形定位环A、定位环销A和穿 刺针导向套A，导向套U形定位环A与上述的上丝杠螺母通过滑动轴承连接，且其为对称结 构，其转动轴垂直于上滚珠丝杠的轴，导向套柱形定位环A通过其两侧的定位环销A连接在 导向套U形定位环A的开口端，其内部还同心设置有穿刺针导向套A，而穿刺针则穿设在穿 刺针导向套A内。
8.根据权利要求7所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的穿刺针导向套A的轴线、定位环销A的轴线和导向套U形定位环A的轴线交于一点， 形成球铰A。
9.根据权利要求6所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的穿刺针固定机构B包括导向套U形定位环B、导向套柱形定位环B、定位环销B和穿 刺针导向套B，导向套U形定位环B与上述的下丝杠螺母通过滑动轴承连接，且其为对称结 构，其转动轴垂直于下滚珠丝杠的轴，导向套柱形定位环B通过其两侧的定位环销B连接在 导向套U形定位环B的开口端，其内部还同心设置有穿刺针导向套B，而穿刺针则穿设在穿 刺针导向套B内。
10.根据权利要求9所述的基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，其特征在于， 所述的穿刺针导向套B的轴线、定位环销B的轴线和导向套U形定位环B的轴线交于一点， 形成球铰B。
全文摘要
本发明公开了一种基于双蜗杆的双极坐标四自由度并联机器人，包括上丝杠机构、下丝杠机构、穿刺针机构、双蜗杆传动机构、主连接板、并联平台固定架和支撑架，并联平台固定架一端通过三爪结构固定在主连接板上，另一端通过螺纹接口与支撑架连接，双蜗杆传动机构位于主连接板一侧并与主连接板连接，对称设置于主连接板中心两侧的上丝杠机构和下丝杠机构分别与双蜗杆传动机构连接，形成两个转动自由度，同时设置在上丝杠机构和下丝杠机构上的穿刺针机构，形成两个移动自由度。本发明具有结构简单、紧凑、重量轻、关节间隙小、刚性好、工作空间大、灵活性高等特点，可适用于神经外科、骨外科、前列腺手术等微创手术操作器的自动定位。
文档编号A61B19/00GK101933842SQ20101026966
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者唐粲, 张建伟, 李超, 王峰, 程胜 申请人:昆山市工业技术研究院有限责任公司