衡的问题。结构简单，易于在机械设计中加工 使用。
[0066] 三、本发明应用于康复医疗方面可以大大增加机构的安全性，减小复杂度，提高设 备的实用性能。
【附图说明】
[0067] 图1是本发明的机器人三维空间重力平衡补偿装置的结构示意图；
[0068] 图2是利用本发明的装置实现机器人平面重力平衡补偿方法的平衡原理图； [0069] 图3是利用本发明的装置实现机器人空间重力平衡补偿方法的平衡原理图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0070] 一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括第一平衡杆1、第二 平衡杆2、固定套3、大臂杆4、小臂杆5、肘关节6、第一肩关节7、第二肩关节8、第三肩关节 9、连接头10、第一转动关节11、第二转动关节12、第三转动关节13、第一滑轮14、第一弹簧 15、第二滑轮16、第二弹簧17、平衡杆钢丝绳18、小臂钢丝绳19和固定架20,第一平衡杆1 的一端与第一转动关节11固定连接，第一转动关节11与第二转动关节12铰接，第一转动 关节11可在坚着方向转动，第二转动关节12与第三转动关节13铰接，第二转动关节12可 在水平方向转动，第一平衡杆1的另一端与连接头10固定连接，第二平衡杆2的一端与连 接头10铰接，第二平衡杆2可在第一平衡杆1的垂直方向转动，第二平衡杆2的另一端与 固定套3铰接，大臂杆4的一端穿过固定套3与肘关节6固定连接，固定套3可以绕大臂杆 4转动，大臂杆4的另一端与第一肩关节7通过轴承连接，大臂杆4可以在轴向做自传运动， 第一肩关节7与第二肩关节8铰接，第二肩关节8与第三肩关节9铰接，小臂杆5的一端与 肘关节6铰接，第一滑轮14和第一弹簧15均固定在第一平衡杆1上，且第一滑轮14位于 第一转动关节11的一侧，第一弹簧15位于连接头10的一侧，第二滑轮16和第二弹簧17 均固定在小臂杆5上，且第二滑轮16位于肘关节6的一侧，第二弹簧17位于小臂杆5的外 侦L第三肩关节9和第三转动关节13均与固定架20固定连接，平衡杆钢丝绳18的一端与 固定架20固定连接，平衡杆钢丝绳18的另一端绕过第一滑轮14与第一弹簧15固定连接， 小臂钢丝绳19的一端与第二平衡杆2固定连接，小臂钢丝绳19的另一端绕过第二滑轮16 与第二弹簧17固定连接。
[0071]
【具体实施方式】二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的大臂杆4的长度与第一 平衡杆1的长度相同，固定架20上在第三肩关节9与第三转动关节13之间的距离与第二 平衡杆2的长度相同。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
【具体实施方式】 [0072] 三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一平衡杆1、第二平 衡杆2、大臂杆4和固定架20构成平行四边形。其它组成及连接关系与一或 二相同。
【具体实施方式】 [0073] 四：结合图2说明本实施方式，本实施方式是实现平面重力平衡补 偿的方法，其步骤如下：
[0074] 步骤一：计算大臂杆4的重力势能W1:
[0075] 公式一 =W1= m 汨（1' 心+h)
[0076] 其中，其中，!!^为大臂杆4的质量，g为重力加速度，Γ 1为大臂杆4的质量中心 点至第一肩关节7与第二肩关节8铰接点的长度，C1Scos Θ i，Q1S平行四边形的外侧大 臂杆4与固定架20之间的锐角，h为第一肩关节7的铰接点至第一转动关节11的铰接点 之间的距离；
[0077] 步骤二：计算小臂杆5的重力势能W2:
[0078] 公式二：W2= m SgQ1C^l ' 2c1+2+h) =m2g(l1c1+l/2(^2-1' pA+h)
[0079] 其中，!112为小臂杆5的质量，I A大臂杆4的长度，1' 2为小臂杆5的质量中心 点至肘关节6铰接点的长度，c1+2为cos ( Θ片Θ 2)，(：2为cos Θ 2, 4为sin Θ 17 &为sin Θ 2， Θ 2为小臂杆5的外侧小臂杆5与大臂杆4之间的锐角；
[0080] 步骤三：计算第一平衡杆1的重力势能W3:
[0081] 公式三：W3= m 3gl' W1
[0082] 其中，m3为第一平衡杆1的质量，1' 3为第一平衡杆1的质量中心点至第一转动 关节11铰接点的长度；
[0083] 步骤四：计算第二平衡杆2的重力势能W4:
[0084] 公式四：W4= m IgG1C1+]/ 4)
[0085] 其中，m4为第二平衡杆2的质量，Γ 4为第二平衡杆2的质量中心点至连接头10 铰接点的长度；
[0086] 步骤五：计算大臂杆4、小臂杆5、第一平衡杆1和第二平衡杆2的总势能Vg:
[0087] 公式五：Vg= W !+WjWfW4= m igh+n^gh+n^gl ' 4+(ηι^1 ' 1+m2gl1+m3gl ' 3+m4gl1) Ci+m2gl' ' P1S2
[0088] 步骤六：计算第一弹簧15的伸长量x1:
[0089] 公式六：xf = h2 + dj + Zhd1C1
[0090] 其中，X12为第一弹簧15的伸长量的平方，d A平衡杆钢丝绳18的长度，Cl12为平 衡杆钢丝绳18长度的平方；
[0091] 步骤七：计算第二弹簧17的伸长量x2:
[0092] 公式七：X! = h2 + d! + 2hd2c1+2
[0093] 其中，X22为第二弹簧17的伸长量的平方，d2为小臂钢丝绳19的长度，d 22为小臂 钢丝绳19长度平方；
[0094] 步骤八：计算第一弹簧15和第二弹簧17的弹性势能和Vs:
[0095] 公式八：Vs = ^k1X? + ^k2X!= 11 ^k1Oi2 + 屯）+ Jk2Oi2 + d!) + Iqhd1C1 + It2Iid2C1C2 - Ic2Iid2S1S2
[0096] 其中，kl为第一弹簧15的劲度系数，k2为第二弹簧17的劲度系数；
[0097] 步骤九：为使Vs+Vg =常量，对公式八消除系数，由于重力势能结算结果为负值，故 有：
[0098] 公式九：πι$Γ i+n^gli+n^gr fn^gli= k ^d1 Vs和 V g对应项系数相消
[0099] 公式十：m2gr 2= k 2hd2 Vs和V g对应项系数相消
[0100] 步骤十：当系统关系满足以上公式九和十时，系统达到平面平衡；
[0101] 步骤^--:根据实际物体质量m，调节第一肩关节7的铰接点至第一转动关节11 的铰接点之间的距离h，即可实现平衡补偿。
【具体实施方式】 [0102] 五：结合图3说明本实施方式，本实施方式是实现空间重力平衡补 偿方法，其步骤如下：
[0103] 步骤一：计算大臂杆4的重力势能W1:
[0104] 公式一' jCi+h)
[0105] 其中，!!^为大臂杆4的质量，g为重力加速度，Γ 1为大臂杆4的质量中心点至第 一肩关节7与第二肩关节8铰接点的长度，C1Scos Θ i，Q1为平行四边形的外侧大臂杆4 与固定架20之间的锐角，h为第一肩关节7的铰接点至第一转动关节11的铰接点之间的 距离；
[0106] 步骤二：计算小臂杆5的重力势能W2:
[0107] 公式二' ：W2= m J^gG1C1+]/ 2(^2-Γ JiCciS1S2+)!)
[0108] 其中，m2为小臂杆5的质量，I 大臂杆4的长度，I' 小臂杆5的质量中心点 至肘关节6铰接点的长度，Ctl为cos Θ M C2为cos Θ 2, 4为sin Θ p &为sin Θ 2，Θ 2为小臂 杆5的外侧小臂杆5与大臂杆4之间的锐角；Θ ^为大臂杆4轴向自转角；
[0109]
[0110] 步骤三：计算第一平衡杆1的重力势能W3:
[0111] 公式三'
[0112] 其中，HI3为第一平衡杆1的质量，1' 3为第一平衡杆1的质量中心点至第一转动 关节11铰接点的长度；
[0113] 步骤四：计算第二平衡杆2的重力势能W4:
[0114] 公式四' ：W4= m IgG1C1+]/ 4)
[0115] 其中，m4为第二平衡杆2的质量，1' 4为第二平衡杆2的质量中心点至连接头10 铰接点的长度；
[0116] 步骤五：计算大臂杆4、小臂杆5、第一平衡杆1和第二平衡杆2的总势能Vg:
[0117] 公式五' ：Vg= W !+WfWfW4= m igh+n^gh+n^gl' 4+(ηι^Γ 1+m2gl1+m3gr 3+m4gl1) Ci+m2gl' ' AS1S2
[0118] 步骤六：计算第一弹簧15的伸长量x1:
[0119] 公式六' ：xf = Ii^ I ?[ ? Zhd1C1
[0120] 其中，X12为第一弹簧15的伸长量的平方，d A平衡杆钢丝绳18的长度，Cl12为平 衡杆钢丝绳18长度的平方；
[0121] 步骤七：计算第二弹簧17的伸长量X2:
[0122] 公式七 ' ：X! = h2 + d! + Zhd2Cc1C2 - C0S1S2)
[0123] 其中，X22为第二弹簧17的伸长量的平方，d2为小臂钢丝绳19的长度，d 22为小臂 钢丝绳19长度平方；
[0124] 步骤八：计算第一弹簧15和第二弹簧17的弹性势能和Vs:
[0125] 公式八 ' =Vs = Sk1Xh^k2Xi = Sk1O2 + df) + 02〇12 + d|) + Iqhd1C1 + It2Iid2C1C2 - Ic2Iid2C0S1S2
[0126] 其中，kl为第一弹簧15的劲度系数，k2为第二弹簧17的劲度系数；
[0127] 步骤九：为使Vs+Vg =常量，对公式八消除系数，由于重力势能结算结果为负值，故 有：
[0128] 公式九'：πι$Γ