0度的夹角。
[0043] 所述框架12、第一连接件14、第二连接件22及耦合件18组成一个四连杆机构，该 四连杆机构为现有技术中已知的伊氏机构。所述耦合件18从所述第一旋转接头20延伸出 去，越过所述第四旋转接头26后延伸到所述端点28。当所述第一连接件14按顺时针方向 围绕所述第一旋转接头14旋转，且所述第二连接件22围绕所述第三旋转接头24旋转时， 会导致所述端点28沿方向Dl进行直线运动。
[0044] 所述机构的几何形状（如上所述，满足L22= L1XL3的关系）表明，在驱动过程 中，对于所述端点28的轨迹的主要部分来说，可以观察到实质上的或者近似的直线运动。 如果所述机构被促动到远远超过图1所示位置的位置时，所述端点28的运动路径将从直线 方向Dl上偏离并变成曲线；然而，对于在所述机构的运动中占据主要比例的部分而言，所 述运动路径仍然是直线。这样，所述伊氏机构也被称为"直线机构"。
[0045] 所述伊氏机构可以用多种方法驱动。在图1所示的实施方式中，所述伊氏机构10 被独立的驱动组件30驱动。
[0046] 所述驱动组件30包括安装在所述框架12上的第一发动机32。所述第一发动机 21形成第五旋转接头36,曲柄34可被该第五旋转接头36驱动。第三连接件38通过第六 旋转接头40被连接到所述曲柄34的自由端，同时还在第七旋转接头42处被连接到所述耦 合件18上。所述第七旋转接头42被设置在所述耦合件18上的所述第二旋转接头20与所 述第四旋转接头26之间。通过使用所述驱动组件30,所述第一发动机32可以驱动所述曲 柄34,所述曲柄34将通过所述第三连接件38轮流推动或拉动所述耦合件18,从而驱动所 述伊氏机构10并沿着Dl方向驱动所述端点28。
[0047] 需要注意的是，其他类型的驱动组件也是可行的，例如，所述第一连接件14或第 二连接件22的旋转可以通过在所述第一旋转接头16处或第三旋转接头24处提供发动机 来实现。根据实际使用中的运动范围，在所述第一旋转接头16处提供发动机可能存在问 题一一在所述耦合件18与所述连接件22相互平行的位置，将不可能通过围绕所述第一旋 转接头16的旋转中心的力矩来实现所述第一旋转接头16的转动。
[0048] 图1中的所述伊氏机构可以被用作单自由度操纵器。本发明还提供了一种双自由 度操纵器，这是通过图2所示的结构实现的。虽然图2中的参考标号的数字与图1中的参 考标号相比都增加了 100,但是在指示相同的特征时，图2中所示的参考标号与图1中所示 的参考标号是相似的。
[0049] 根据本发明的一种双自由度机构110包括框架112和第一连接件114,所述第一连 接件114通过第一旋转接头116连接到所述框架112,还通过第二旋转接头120连接到耦合 件118。第二连接件122被设置成通过第四旋转接头126连接到所述耦合件118。其中还 提供了驱动组件130,所述驱动组件130与上述驱动组件30实质上是相似的，包括设有第五 旋转接头136的第一发动机132、由所述第一发动机132驱动的第一曲柄134、以及连接在 所述第一曲柄134上的第六旋转接头140和所述耦合件118上的第七旋转接头142之间的 第三连接件138。
[0050] 所述第二连接件122不是被直接连接到所述框架112上，而是在第三旋转接头124 处被连接到第二曲柄144上，接下来所述第二曲柄144被安装在所述框架112上的第二发 动机146驱动，所述第二发动机146形成第八旋转接头125。
[0051] 当所述第二曲柄144处于静止状态时，所述机构110的作动方式与图1中的伊氏 机构实质上相同。当所述机构110被所述第一发动机132驱动时，所述耦合件118的端点 128沿着方向Dl移动。
[0052] 类似图1所示，Ll是所述第二连接件122上的所述第三旋转接头124和所述第四 旋转接头126之间的距离。L2是在所述耦合件118上从所述第二旋转接头120到所述第四 旋转接头126的距离。L3是所述第四旋转接头126与所述端点128 (也就是用来被操作的 点）之间的距离。所述机构110被设置成使得LUL2、L3之间的关系满足L22=L1XL3， 这样就使所述端点128实现了最精确的直线运动。
[0053] 然而，需要注意的是所述第二曲柄144也可以被驱动用来在与所述方向Dl实质上 相互垂直的方向D2上移动所述耦合器118的端点128。这样就形成了二维的工作空间W， 端点128在其中沿着两个正交的方向做直线运动。
[0054] 需要注意的是，对于围绕着图2中示出的位置的移动范围来说，Dl和D2是实质上 为直线方向且相互垂直的。超出所述工作空间W之外的移动将导致直线运动越来越少。
[0055] 请参阅图3a，其中示出了一种与图2所示的机构相似的机构，其运动范围覆盖所 述第一曲柄134和第二曲柄144两者的自由度之内的有限数量的角度。需要注意的是，在 图3a中所述第一曲柄134与所述第一连接件114在同一点连接到所述框架112上，但是这 并不会显著地影响所述机构的运动学特性。
[0056] 角度(pi代表图3a所示的所述曲柄134从其中心位置所旋转的角度，角度((>2代表 图3a所示的所述曲柄144相对于其中心位置所旋转的角度。
[0057] 图3a示出了位于所述工作空间W之内的一个位置的所述机构110。请参阅图3b， 所述机构110被显示在所述工作空间W的第一角部，当超过这个位置时，所述端点128的运 动将变得偏离直线。在图3b所示的位置，Cpl为-30度，而举2为40度。相似地，在图3c((pi为-30度，(p2为-40度）、图3d(fl为30度，(p2为40度）、图3e(tpl为30度，为-40度） 中，所述机构110被显示在运动的极限位置，在越过这些极限位置之后，所述机构110的运 动会变得显著地偏离直线，也就是超出上面定义的工作空间W之外。
[0058] 像从图3a到3e中的每一幅图中的网格线中可以看出的那样，所述端点128的运 动是相对地较为接近直线的，并且提供了良好地趋近于双自由度操纵器，例如之前提到的 笛卡尔滑动操纵器的效果。
[0059] 在图2及图3a到3e所示的实施方式中，沿着方向Dl (在远离机构110的方向上） 将推杆连接到所述端点128可能是比较理想的。例如在步态康复训练机器人中，推杆可以 被连接到使用者的后背下部。如上所述，这类机器人需要对使用者进行引导，这样就必须将 来自使用者的力量抵顶到所述机构110上。
[0060] 为了提供这样的推杆，锁定所述端点的旋转或者将作用点置于所述机构之外可能 是比较理想的。为了这个目的，请参阅图4,其中示出了一种机构210,它更适合于使用锁定 末端执行器的转动的手段，并经由推杆对来自使用者的力量作出反应。所述机构210具有 一些与如图2所示的所述机构110相同的部件。这些部件的标号比图2中的对应部件的标 号相比又都增加了 100。
[0061] 所述机构210包括框架212,第一连接件214的第一端部通过第一旋转接头216可 枢转地连接到所述框架212,第一连接件214的第二端部通过第二旋转接头220可枢转地连 接到第一耦合件218。
[0062] 第二连接件222通过第三旋转接头224连接到第一摇杆248 (下面将对其进行更 详细的描述），还通过第四旋转接头226连接到所述第一耦合件218。和上述机构110类 似，驱动组件230包括设有第五旋转接头236的第一发动机232、由所述第一发动机232驱 动的第一曲柄234、以及第三连接件238,所述第三连接件238通过第六旋转接头240连接 到所述第一曲柄234,还通过第七旋转接头242连接到所述耦合件218。
[0063] 其中还提供了第二驱动组件252,其包括连接到所述框架212且设有第八旋转接 头225的发动机254。所述第二驱动组件252还包括摇杆256以及通过第九旋转接头259 连接到所述摇杆256的推杆258。
[0064] 所述第一摇杆248是通过第十旋转接头250安装到所述框架212上用于旋转的部