本发明提供一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，主要用于牙科手术仿真、虚拟装配等虚拟现实领域，属于触/力觉人机交互和机器人技术领域。
技术背景
经过数十年的发展，世界上出现了诸多力反馈设备，欧美国家对力反馈设备的研究较为深入，已有SensAble和Force Dimension等处于世界领先地位的力反馈设备制造商。这些制造商生产的力反馈设备大多分为串联型和并联型，其中并联型力反馈设备以Delta最为著名。近年来，国内对力反馈设备的研究也取得了较多的进展和成果。
传统的力反馈设备通常采用串联或者并联机构，其中串联机构具有工作空间大、操作灵活等优点，但操作末端输出力较小，能实现的最大虚拟刚度也较小；并联机构能够实现大输出力和高虚拟刚度，但操作末端工作空间较小。在设计力反馈设备时，采用何种机构方案能够同时实现高虚拟刚度、大输出力和大工作空间是需要解决的问题。
技术实现要素：
1.本发明的目的是：为了解决技术背景中所提到的问题，本发明提供了一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，能够实现大输出力、高虚拟刚度和大转动工作空间。
2.本发明的具体技术方案为：
本发明一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，其特征在于：它是由并联机构部分(1)和串联机构部分(2)组成；它们两者之间的位置关系是：所述并联机构部分(1)的静平台(3)固定在地面上，所述串联机构部分(2)固定在动平台(10)上，转动副六(R6)的轴线在动平台(10)所确定的平面内或平面外且始终与动平台(10)较长杆所在直线平行；
所述并联机构部分(1)包括第一支链(I)、第二支链(II)、第三支链(III)、静平台(3)和动平台(10)；它们之间的位置和连接关系是：动平台(10)通过第一支链(I)、第二支链(II)和第三支链(III)连接到静平台(3),第一支链(I)和第二支链(II)靠前对称布置，第三支链(III)靠后布置。转动副一(R1)的轴线平行于转动副二(R2)的轴线，转动副三(R3)的轴线同时垂直于转动副一(R1)和转动副二(R2)的轴线。左连杆一(4)和右连杆一(6)在同一平面内。所述并联机构部分(1)具有三个自由度；
所述第一支链(I)的组成包括：左连杆一(4)、左连杆二(5)、转动副一(R1)、球副一(S1)和球副二(S2)；各个部分之间的位置和连接关系是：左支链一(4)通过转动副一(R1)与静平台(3)连接，左支链一(4)和左支链二(5)通过球副一(S1)相互连接，左支链二(5)通过球副二(S2)与动平台(10)连接。
该左连杆一(4)的形状构造是：直杆，一端为转动副一(R1)，另一端为球副一(S1)；
该左连杆二(5)的形状构造是：直杆，一端为球副一(S1)，另一端为球副一(S2)；
该转动副一(R1)的形状构造是：驱动副，用于安装驱动电机；
该球副一(S1)的形状构造是：被动副，将左支链一(4)和左支链二(5)连接在一起；
该球副二(S2)的形状构造是：被动副，将左支链二(5)与动平台(10)连接；
所述第二支链(II)的组成包括：右连杆一(6)、右连杆二(7)、转动副二(R2)、球副三(S3)和球副四(S4)；各个部分之间的位置和连接关系是：右支链一(6)通过转动副二(R2)与静平台(3)连接，右支链一(6)和右支链二(7)通过球副三(S3)相互连接，右支链二(7)通过球副四(S4)与动平台(10)连接。所述右支链一(6)和右支链二(7)均是直杆，所述转动副二(R2)是驱动副，球副三(S3)和球副四(S4)为被动副；
该右连杆一(6)的形状构造是：直杆，一端为转动副二(R2)，另一端为球副三(S3)；
该右连杆二(7)的形状构造是：直杆，一端为球副三(S3)，另一端为球副四(S4)；
该转动副二(R2)的形状构造是：驱动副，用于安装驱动电机；
该球副三(S3)的形状构造是：被动副，将右支链一(6)和右支链二(7)连接在一起；
该球副四(S4)的形状构造是：被动副，将右支链二(7)与动平台(10)连接；
所述第三支链(III)组成包括：后连杆(8)、十字轴(9)、转动副三(R3)、转动副四(R4)和转动副五(R5)；各个部分之间的位置和连接关系是：后连杆(8)通过转动副三(R3)与静平台(3)连接，十字轴(9)与后连杆(8)通过转动副四(R4)相互连接，十字轴(9)与动平台(10)通过转动副五(R5)相互连接。转动副三(R3)轴线与转动副四(R4)轴线相互平行，转动副四(R4)轴线与转动副五(R5)轴线相互垂直，转动副四(R4)和转动副五(R5)等价于一个万向节。
该后连杆(8)的形状构造是：直杆，一端为转动副三(R3)，另一端为转动副四(R4)；
该十字轴(9)的形状构造是：十字形，转动副四(R4)和转动副五(R5)均在该十字轴(9)上；
该转动副三(R3)的形状构造是：驱动副，用于安装驱动电机；
该转动副四(R4)的形状构造是：被动副，将十字轴(9)和后连杆(8)连接在一起；
该转动副五(R5)的形状构造是：被动副，将十字轴(9)与动平台(10)连接；
所述动平台(10)基本形状为十字形，分为长杆和短杆两部分，短杆和长杆固连在一起；短杆的两端通过球副二(S2)和球副四(S4)分别与左连杆二(5)和右连杆二(7)连接；长杆的一端通过转动副五(R5)与十字轴(9)连接，另一端与串联机构部分(2)连接；
所述静平台(3)基本形状为等腰三角形；转动副三(R3)在由静平台(3)确定的平面上方或在平面内，转动副三(R3)在静平台(3)上的投影点到转动副一(R1)和转动副二(R2)的距离相同；
所述串联机构部分(2)包括：连杆一(11)、连杆二(12)、操作末端(13)、转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)；各个部分之间的位置和连接关系是：连杆一(1)通过转动副六(R6)与动平台(10)连接，连杆二(12)与连杆一(11)通过转动副七(R7)连接，操作末端(13)通过转动副八(R8)与连杆2(12)连接；转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)的轴线相交于一点P；所述串联机构部分(2)具有三个自由度；
该连杆一(11)的形状构造是：U字形，用于提高机械刚度；
该连杆二(12)的形状构造是：两端为转动副七(R7)，中间为转动副八(R8)；
该操作末端(13)的形状构造是：一端为转动副八(R8)，连接到连杆二(12)上；
该转动副六(R6)的形状构造是：被动副，连接连杆一(11)和动平台(10)；
该转动副七(R7)的形状构造是：被动副，连接连杆一(11)和连杆二(12)；
该转动副八(R8)的形状构造是：被动副，连接连杆二(12)和操作末端(13)。
3.本发明的优点是：
(1)具有六个运动自由度，能够满足大转动工作空间的任务要求；
(2)可使力反馈设备具有大输出力和高虚拟刚度的性能；
(3)结构简单，工艺性好，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明所述混联机构的示意图。
图2是本发明所述并联机构部分的示意图。
图3是本发明所述串联机构部分的示意图。
图中标号说明如下：
1.并联机构部分，2.串联机构部分，3.静平台，4.左连杆一，5.左连杆二，6.右连杆一，7.右连杆二，8.后连杆，9.十字轴，10.动平台,11.连杆一，12.连杆二，13.操作末端，R1.转动副一，R2.转动副二，R3.转动副三，R4.转动副四，R5.转动副五，R6.转动副六，R7.转动副七，R8.转动副八，S1.球副一，S2.球副二，S3.球副三，S4.球副四，I.第一支链，II.第二支链，III.第三支链。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细描述。
本发明一种应用于力反馈设备的新型六自由度混联机构，如图1所示，它是由并联机构部分(1)和串联机构部分(2)组成；它们两者之间的位置关系是：所述并联机构部分(1)的静平台(3)固定在地面上，所述串联机构部分(2)固定在动平台(10)上，转动副六(R6)的轴线在动平台(10)所确定的平面内或平面外且始终与动平台(10)较长杆所在直线平行。
图2为本发明所述并联机构部分(1)的示意图，所述并联机构部分(1)包括第一支链(I)、第二支链(II)、第三支链(III)、静平台(3)和动平台(10)。它们之间的位置和连接关系是：动平台(10)通过第一支链(I)、第二支链(II)和第三支链(III)连接到静平台(3),第一支链(I)和第二支链(II)靠前对称布置，第三支链(III)靠后布置。转动副一(R1)的轴线平行于转动副二(R2)的轴线，转动副三(R3)的轴线同时垂直于转动副一(R1)和转动副二(R2)的轴线。左连杆一(4)和右连杆一(6)在同一平面内。所述并联机构部分(1)具有三个自由度。
所述第一支链(I)组成包括：左连杆一(4)、左连杆二(5)、转动副一(R1)、球副一(S1)和球副二(S2)。各个部分之间的位置和连接关系是：左支链一(4)通过转动副一(R1)与静平台(3)连接，左支链一(4)和左支链二(5)通过球副一(S1)相互连接，左支链二(5)通过球副二(S2)与动平台(10)连接。所述左支链一(4)和左支链二(5)均是直杆，所述转动副一(R1)是驱动副，球副一(S1)和球副二(S2)为被动副。
所述第二支链(II)组成包括：右连杆一(6)、右连杆二(7)、转动副二(R2)、球副三(S3)和球副四(S4)。各个部分之间的位置和连接关系是：右支链一(6)通过转动副二(R2)与静平台(3)连接，右支链一(6)和右支链二(7)通过球副三(S3)相互连接，右支链二(7)通过球副四(S4)与动平台(10)连接。所述右支链一(6)和右支链二(7)均是直杆，所述转动副二(R2)是驱动副，球副三(S3)和球副四(S4)为被动副。
所述第三支链(III)组成包括：后连杆(8)、十字轴(9)、转动副三(R3)、转动副四(R4)、转动副五(R5)。各个部分之间的位置和连接关系是：后连杆(8)通过转动副三(R3)与静平台(3)连接，十字轴(9)与后连杆(8)通过转动副四(R4)相互连接，十字轴(9)与动平台(10)通过转动副五(R5)相互连接。转动副三(R3)轴线与转动副四(R4)轴线相互平行，转动副四(R4)轴线与转动副五(R5)轴线相互垂直，转动副四(R4)和转动副五(R5)等价于一个万向节。所述后连杆(8)为直杆，所述转动副三(R3)是驱动副，转动副四(R4)和转动副五(R5)是被动副。
所述动平台(10)基本形状为十字形，分为长杆和短杆两部分，短杆和长杆固连在一起。短杆的两端通过球副二(S2)和球副四(S4)分别与左连杆二(5)和右连杆二(7)连接。长杆的一端通过转动副五(R5)与十字轴(9)连接，另一端与串联机构部分(2)连接。
所述静平台(3)基本形状为等腰三角形。转动副三(R3)在由静平台(3)确定的平面上方或在平面内，转动副三(R3)在静平台(3)上的投影点到转动副一(R1)和转动副二(R2)的距离相同。
图3为本发明所述串联机构部分(2)的示意图，所述串联部分(2)包括：连杆一(11)、连杆二(12)、操作末端(13)、转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)。各个部分之间的位置和连接关系是：连杆一(1)通过转动副六(R6)与动平台(10)连接，连杆二(12)与连杆一(11)通过转动副七(R7)连接，操作末端(13)通过转动副八(R8)与连杆2(12)连接。转动副六(R6)、转动副七(R7)和转动副八(R8)的轴线相交于一点P。所述串联机构部分(2)具有三个自由度。