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申请/专利权人：北京工业大学

摘要：本发明涉及一种用于具有五个矫治自由度需求的足踝畸形的冗余并联牵引装置，包括近端固定环组件、远端活动环组件、伸缩支撑杆组件和直线滑台组件。在五自由度伸缩支撑杆的约束力作用下，远端活动环组件能够执行空间五自由度运动，进而实现对具有五个矫治自由度需求足踝畸形的牵引过程。两个直线滑台组件可以带动伸缩支撑杆执行线性运动，使该机构具有两个冗余自由度。本发明中的并联牵引装置可以通过冗余度的自运动优化来调节装置自身位形，以避免伸缩支撑杆与足踝软组织之间的碰撞、杆长行程超限和机构奇异位形干涉问题。此外，与非冗余装置相比，该冗余并联牵引装置具有更大的位置与姿态工作空间，更高的机构灵活度。

主权项：1.一种用于具有五个矫治自由度需求的足踝畸形的冗余并联牵引装置，其特征在于：该冗余并联牵引装置包括近端固定环组件、远端活动环组件、伸缩支撑杆组件和直线滑台组件，伸缩支撑杆组件包括1条五自由度伸缩支撑杆和4条六自由度伸缩支撑杆；近端固定环组件和远端活动环组件通过克氏针垂直安装在足踝部骨结构上，直线滑台组件安装在近端固定环组件上，4条六自由度伸缩支撑杆的两端分别连接直线滑台组件与远端活动环组件，1条五自由度伸缩支撑杆的两端分别连接近端固定环组件与远端活动环组件；通过伸缩支撑杆组件和直线滑台组件的协同运动，带动远端活动环组件相对于近端固定环组件进行空间五自由度运动，进而完成对具有五个矫治自由度需求足踝畸形的矫治过程；近端固定环组件包括六边形固定环和U型适配固定环，根据足踝部位发生畸形的体段和畸形形态，U型适配固定环通过螺钉安装在六边形固定环上的不同位置；远端活动环组件作为冗余并联牵引装置的末端执行平台，包括大六边形活动环和小六边形活动环，以适应足踝部位各个体段的形态差异；直线滑台组件包括第一直线滑台和第二直线滑台，第一直线滑台和第二直线滑台均包括滑块、直线导轨和滑槽，滑槽安装在近端固定环组件上，滑块可以沿着直线导轨执行线性运动；4条六自由度伸缩支撑杆包括第一六自由度伸缩支撑杆、第二六自由度伸缩支撑杆、第三六自由度伸缩支撑杆和第四六自由度伸缩支撑杆，其运动副设置均包括六自由度伸缩支撑杆虎克副、六自由度伸缩支撑杆转动副和六自由度伸缩支撑杆球副，六自由度伸缩支撑杆转动副布置于中间，而六自由度伸缩支撑杆虎克副和六自由度伸缩支撑杆球副布置于两侧，六自由度伸缩支撑杆虎克副通过螺钉与直线滑台组件固定连接，六自由度伸缩支撑杆球副与安装在远端活动环组件上的三角形拓展支座连接；五自由度伸缩支撑杆的运动副设置包括五自由度伸缩支撑杆球副、五自由度伸缩支撑杆移动副与五自由度伸缩支撑杆转动副，五自由度伸缩支撑杆移动副布置于中间，而五自由度伸缩支撑杆球副和五自由度伸缩支撑杆转动副布置于两侧，五自由度伸缩支撑杆球副与近端固定环组件连接，五自由度伸缩支撑杆转动副通过螺钉与远端活动环组件固定连接；五自由度伸缩支撑杆转动副的转动轴线垂直于远端活动环组件的矢状面，施加给远端活动环组件一个作用于五自由度伸缩支撑杆球副，方向沿五自由度伸缩支撑杆转动副的约束力。

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