[发明专利]一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置

权利要求书

1.一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置，其特征在于：包括：前安装架(10)、后安装架(6)和末端的动平台，所述动平台包括动平台前部分(15)和动平台后部分(1)固连而成；所述前安装架(10)、后安装架(6)与所述动平台之间有三条支链构成，其中所述前安装架(10)与所述动平台前部分(15)之间有两条结构相同的支链，所述后安装架(6)与所述动平台后部分(1)之间有一条支链；所述三条支链构成了并联机构的基本框架，能够使得末端所述动平台具有三个自由度；所述动平台前部分(15)中心上安装有三维力传感器(16)；

所述两条结构相同的支链包括：自前安装架(10)至动平台前部分(15)依次相连的电机(9)、曲柄(5)、连杆(4)、摇杆(11)和连接杆(14)；所述电机(9)通过螺钉紧固于前安装架(10)，所述曲柄(5)通过螺钉压紧于电机轴上，实现四连杆机构驱动的输入；所述连杆(4)由位于中间的金属杆与位于两端的第一球铰(2)构成，所述连杆(4)两端分别经第一球铰(2)所固有的螺纹轴与所述曲柄(5)、所述摇杆(11)一端的螺纹孔相连，所述曲柄(5)与所述连杆(4)和所述摇杆(11)与所述连杆(4)两处的转动副由所述第一球铰(2)提供；转轴(13)穿过所述摇杆(11)中间连接孔经轴承与所述前安装架(10)连接，使得所述摇杆(11)能够实现定轴转动；所述连接杆(14)是由位于中间的金属杆和位于两端的第二球铰(2’)构成，所述连接杆(14)两端分别经所述第二球铰(2’)与所述摇杆(11)另一端、所述动平台前部分(15)的一侧通过螺纹连接固定；

所述后安装架(6)与所述动平台后部分(1)之间有一条支链包括：自后安装架(6)至动平台后部分(1)依次相连的电机(9)、曲柄(5)、连杆(4)、摇杆(3)和虎克铰部件(23)；所述电机(9)通过螺钉紧固于后安装架(6)，所述曲柄(5)通过螺钉压紧于所述电机(9)的轴上，实现四连杆机构驱动的输入；所述连杆(4)两端分别经所述第一球铰(2)所固有的螺纹轴与所述曲柄(5)、所述摇杆(3)中间的螺纹孔相连，所述曲柄(5)与所述连杆(4)和所述摇杆(3)与所述连杆(4)两处的转动副由所述第一球铰(2)提供；转轴(7)穿过所述摇杆(3)一端连接孔经轴承与所述后安装架(6)连接，使得所述摇杆(3)能够实现定轴转动；所述摇杆(3)经另一端轴向螺纹孔通过所述虎克铰部件(23)与所述动平台后部分(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置，其特征在于：所述虎克铰部件(23)包括：自所述摇杆(3)至所述动平台后部分(1)依次相连的连接体(20)、第一轴承(22)、连接轴(21)、第二轴承(19)以及销轴(18)；所述连接体(20)经外螺纹轴与所述摇杆(3)另一端轴向螺纹孔相连，所述连接体(20)内孔经所述第一轴承(22)与所述连接轴(21)配合连接，实现一个方向上的转动自由度；所述连接轴(21)一端的孔经所述第二轴承(19)与所述销轴(18)配合连接，实现另一个方向上的转动自由度。

3.根据权利要求1所述的一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置，其特征在于：所述电机(9)为直流伺服电机，其尾部输出轴上安装有增量式编码器(8)。

4.根据权利要求1所述的一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置，其特征在于：所述前安装架(10)上安装两个限位螺钉(12)，以限制结构相同的两条支链的运动范围。

5.根据权利要求1所述的一种医疗模拟用三自由度并联力反馈装置，其特征在于：所述后安装架(6)上安装一个限位螺钉(17)，以限制所述后安装架(6)与所述动平台后部分(1)之间的一条支链的运动范围。