本发明公开了一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置，包括竖轴支架、横轴支架、主支架和连杆组，竖轴支架通过螺钉固定在主支架的上部，横轴支架通过螺钉固定在主支架的下部；连杆组中的连杆关节E和齿轮固定板A通过螺钉与内轴连接，连杆关节D通过螺钉与外轴连接，连杆组中的齿条轴通过螺钉与横轴支架上的齿条连接。本发明采用了水平面上的平行四边形连杆机构与内外轴相连，实现水平面上两个移动自由度方向制动力的传递；垂直平面上的平行四边形连杆机构与齿条轴相连实现上下自由度方向制动力的传递。三个自由度方向间的运动彼此不发生干涉，确保了各自由度方向运动的准确性，提高了康复训练的质量与效果。
1.一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置，包括竖轴支架、横轴支架、连杆组、主支架(201)、显示器(1)、电脑主机(2)和控制箱(3)，其特征在于：所述的竖轴支架通过螺钉固定在主支架(201)的上部，横轴支架通过螺钉固定在主支架(201)的下部；所述的连杆组中的连杆关节E(303)和齿轮固定板A(304)通过螺钉与内轴(117)连接，连杆关节D(302)通过螺钉与外轴(116)连接，连杆组中的齿条轴(309)通过螺钉与横轴支架上的齿条(205)连接；
所述的竖轴支架由编码器A(113)、磁粉制动器A(107)、内轴(117)、外轴(116)、小带轮(110)、内轴带轮(120)、外轴带轮(121)、同步带(119)、带轮轴(118)、内轴轴承(123)、外轴轴承(122)、外轴轴承座(115)、圆型带座轴承(109)、轴承座支架(105)、支架座(104)、同步带张紧器(111)、编码器定位块(103)、磁粉制动器定位块(106)、磁粉制动器固定板A(108)、支架板A(101)、支架板B(102)、支架板C(114)、支架板D(112)组成；所述的编码器A(113)、磁粉制动器A(107)、小带轮(110)、同步带(119)、带轮轴(118)、圆型带座轴承(109)、轴承座支架(105)、支架座(104)、同步带张紧器(111)、编码器定位块(103)、磁粉制动器定位块(106)和磁粉制动器固定板A(108)为两组，且两组结构完全相同，分别对称安装在竖轴支架的两侧；所述的内轴(117)安装在内轴轴承(123)上，内轴轴承(123)通过弹性挡圈固定在外轴(116)的内部，外轴(116)安装在外轴轴承(122)上，外轴轴承(122)以间隙配合的方式安装在外轴轴承座(115)上，外轴轴承座(115)通过支架板B(102)安装在支架板A(101)上；所述的内轴带轮(120)通过紧固螺钉安装在内轴(117)下端，外轴带轮(121)通过紧固螺钉安装在外轴(116)下端，内轴带轮(120)位于外轴带轮(121)的下面；编码器A(113)、磁粉制动器A(107)、小带轮(110)通过键与带轮轴(118)连接，编码器A(113)位于带轮轴(118)的上端，通过螺钉固定在编码器定位块(103)上，编码器定位块(103)通过螺钉固定在轴承座支架(105)上，磁粉制动器A(107)位于带轮轴(118)的下端，通过螺钉与磁粉制动器固定板A(108)连接，磁粉制动器固定板A(108)通过磁粉制动器定位块(106)与轴承座支架(105)连接，小带轮(110)位于带轮轴(118)的中部；带轮轴(118)安装在圆型带座轴承(109)上，圆型带座轴承(109)位于小带轮(110)的两侧，通过螺钉固定在轴承座支架(105)上，轴承座支架(105)与支架座(104)通过螺栓连接，支架座(104)通过螺钉固定在支架板A(101)上；两个小带轮(110)分别与内轴带轮(120)、外轴带轮(121)通过同步带(119)连接；同步带张紧器(111)一端固定在轴承座支架(105)上、另一端固定在支架板D(112)上；支架板A(101)、支架板B(102)、支架板C(114)、支架板D(112)之间通过螺钉连接在一起，固定在主支架(201)的上部；
所述的横轴支架由编码器B(210)、磁粉制动器B(202)、齿轮A(212)、齿轮轴A(207)、齿条(205)、立式带座轴承(211)、磁粉制动器固定板B(203)、滑轮(209)、滑轮架A(208)、滑轮架B(206)、支架板E(204)组成；所述的编码器B(210)、磁粉制动器B(202)、齿轮A(212)通过键与齿轮轴A(207)连接，编码器B(210)位于齿轮轴A(207)的一端、通过螺钉固定在支架板E(204)上，磁粉制动器B(202)位于齿轮轴A(207)的另一端、通过螺钉与磁粉制动器固定板B(203)连接，磁粉制动器固定板B(203)通过螺钉固定在支架板E(204)上，齿轮A(212)位于齿轮轴A(207)的中部；所述的齿轮轴A(207)安装在立式带座轴承(211)上，立式带座轴承(211)位于齿轮A(212)的两侧，通过螺钉固定在支架板E(204)上；支架板E(204)的上表面和下表面各装有一个滑轮(209)，分别通过滑轮架A(208)和滑轮架B(206)固定在支架板E(204)上，与齿轮A(212)共面；在齿轮A(212)和滑轮(209)之间装有齿条(205)，齿条(205)与齿轮A(212)啮合；支架板E(204)通过螺钉固定在主支架(201)的下部；
所述的连杆组由连杆A(320)、连杆B(325)、连杆C(328)、连杆D(336)、连杆E(312)、连杆F(313)、连杆G(316)、连杆关节AA(332)、连杆关节AB(333)、连杆关节AC(315)、连杆关节AD(318)、连杆关节AE(334)、连杆关节AF(321)、连杆关节AG(323)、连杆关节BA(314)、连杆关节BB(317)、连杆关节BC(324)、连杆关节CA(335)、连杆关节CB(322)、连杆关节D(302)、连杆关节E(303)、连杆关节F(327)、连杆关节G(330)、连杆关节H(331)、连杆关节I(337)、关节轴A(340)、关节轴B(301)、齿轮B(307)、齿轮C(326)、圆柱齿条(308)、齿轮轴B(306)、齿轮轴C(310)、齿条轴(309)、齿轮固定板A(304)、齿轮固定板B(305)、齿轮固定板C(311)、连杆固定板(329)、把手(319)组成；所述的连杆A(320)的一端通过螺钉装有把手(319)、其中部和另一端分别通过关节螺栓(338)装有连杆关节AE(334)和连杆关节AF(321)；
连杆B(325)一端通过螺钉装有连杆关节BC(324)、另一端通过紧固螺钉安装在连杆关节I(337)上；连杆C(328)一端通过紧固螺钉安装在连杆关节F(327)上、另一端通过螺钉固定在连杆固定板(329)上；连杆D(336)一端通过螺钉安装在连杆关节E(303)上、另一端装有连杆关节G(330)；连杆E(312)的一端通过关节螺栓(338)装有连杆关节AA(332)、另一端通过螺钉装有连杆关节BA(314)；连杆F(313)的一端通过关节螺栓(338)装有连杆关节AB(333)、另一端通过螺钉装有连杆关节BB(317)；连杆G(316)的上端和中部通过关节螺栓(338)装有连杆关节AC(315)和连杆关节AD(318)，下端装有连杆关节CA(335)；连杆关节AA(332)与连杆关节H(331)、连杆关节AB(333)与连杆关节G(330)、连杆关节AC(315)与连杆关节BA(314)、连杆关节AD(318)与连杆关节BB(317)、连杆关节AE(334)与连杆关节CA(335)、连杆关节AF(321)与连杆关节CB(322)、连杆关节AG(323)与连杆关节BC(324)之间均通过关节轴A(340)和关节轴承(339)连接在一起，使连杆A(320)、连杆B(325)、连杆C(328)或连杆D(336)、连杆E(312)或连杆F(313)组成水平面内的平行四杆机构，连杆A(320)平行于连杆C(328)或连杆D(336)，连杆B(325)平行于连杆E(312)或连杆F(313)；
同时，也使连杆E(312)、连杆F(313)、连杆G(316)、连杆固定板(329)组成垂直面内的平行四杆机构，连杆E(312)平行于连杆F(313)，连杆G(316)平行于连杆固定板(329)；连杆关节E(303)通过螺钉与内轴(117)连接，连杆关节D(302)通过螺钉与外轴(116)连接；齿轮固定板A(304)、齿轮固定板B(305)、齿轮固定板C(311)通过螺钉固连接在一起，齿轮固定板A(304)通过螺钉安装在内轴(117)的上端；齿轮B(307)通过键安装在齿轮轴B(306)的一端，齿轮轴B(306)安装在连杆C(328)的内部、其另一端通过螺钉装有连杆关节H(331)；
齿轮C(326)通过键与齿轮轴C(310)相连并通过轴承安装在齿轮固定板B(305)和齿轮固定板C(311)上，与齿轮B(307)在同一个水平面上；圆柱齿条(308)安装在齿条轴(309)上，通过齿条轴(309)端的螺母固定，齿条轴(309)安装在内轴(117)的内部，圆柱齿条(308)位于齿轮B(307)和齿轮C(326)之间、并与两齿轮啮合。
一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种医疗康复设备，特别是一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置。
背景技术
[0002] 以往的康复训练机器一般与健身器械差不多，训练内容比较单调，患者感觉很枯燥，难于长期坚持。三自由度上肢康复训练装置是利用虚拟空间技术和机器人技术，针对脑中风等疾病引起的偏瘫患者的上肢康复训练而设计的专用康复训练设备。患者可用偏瘫侧的手轻轻握住机器臂的把手或用宽带绳把偏瘫侧手腕部绑在机械臂把手上，然后在计算机上选择适合自己的训练项目或游戏性较强的项目，根据训练项目的规则，患者看着计算机屏幕操作装置的机械臂来完成虚拟空间中设计的训练或游戏。虚拟环境下进行康复训练的患者手臂该感受到力时，装置的控制机构通过传动机构把力传递到患者的手臂，使患者具有真实的感觉，以达到康复训练的目的。与传统的康复训练机器相比，该装置是利用虚拟空间技术使患者在虚拟空间以玩游戏的形式进行康复训练，容易唤起患者的兴趣，以便进行长期的康复训练。近年来美国，日本等发达国家已着手研究与开发此类专用康复装置，但其机械手臂在平面上的两个自由度方向运动时与上下运动的自由度方向发生干涉现象，即机械手臂做前后和左右运动时，上下运动的轴也随之转动一些角度。这种干涉现象导致机械手臂与虚拟环境中的相应位置不能准确对应，减少了患者在虚拟环境中训练的趣味性，也将影响患者的康复效果。另外，此类设备由于控制机构采用的是伺服电机输出转矩的形式，即机器主动式的训练方式，当控制机构万一失灵时，患者会感到极其的恐惧，易造成患者的心理阴影，进而影响之后的康复训练。
发明内容
[0003] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种机械手臂平面运动与上下运动无干涉、被动式的一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置，包括竖轴支架、横轴支架、连杆组、主支架、显示器、电脑主机和控制箱，所述的竖轴支架通过螺钉固定在主支架的上部，横轴支架通过螺钉固定在主支架的下部；所述的连杆组中的连杆关节E和齿轮固定板A通过螺钉与内轴连接，连杆关节D通过螺钉与外轴连接，连杆组中的齿条轴通过螺钉与横轴支架上的齿条连接；
[0005] 所述的竖轴支架由编码器A、磁粉制动器A、内轴、外轴、小带轮、内轴带轮、外轴带轮、同步带、带轮轴、内轴轴承、外轴轴承、外轴轴承座、圆型带座轴承、轴承座支架、支架座、同步带张紧器、编码器定位块、磁粉制动器定位块、磁粉制动器固定板A、支架板A、支架板B、支架板C、支架板D组成；所述的编码器A、磁粉制动器A、小带轮、同步带、带轮轴、圆型带座轴承、轴承座支架、支架座、同步带张紧器、编码器定位块、磁粉制动器定位块和磁粉制动器固定板A为两组，且两组结构完全相同，分别对称安装在竖轴支架的两侧；所述的内轴安装在内轴轴承上，内轴轴承通过弹性挡圈固定在外轴的内部，外轴安装在外轴轴承上，外轴轴承以间隙配合的方式安装在外轴轴承座上，外轴轴承座通过支架板B安装在支架板A上；所述的内轴带轮通过紧固螺钉安装在内轴下端，外轴带轮通过紧固螺钉安装在外轴下端，内轴带轮位于外轴带轮的下面；编码器A、磁粉制动器A、小带轮通过键与带轮轴连接，编码器A位于带轮轴的上端，通过螺钉固定在编码器定位块上，编码器定位块通过螺钉固定在轴承座支架上，磁粉制动器A位于带轮轴的下端，通过螺钉与磁粉制动器固定板A连接，磁粉制动器固定板A通过磁粉制动器定位块与轴承座支架连接，小带轮位于带轮轴的中部；
带轮轴安装在圆型带座轴承上，圆型带座轴承位于小带轮的两侧，通过螺钉固定在轴承座支架上，轴承座支架与支架座通过螺栓连接，支架座通过螺钉固定在支架板A上；两个小带轮分别与内轴带轮、外轴带轮通过同步带连接；同步带张紧器一端固定在轴承座支架上、另一端固定在支架板D上；支架板A、支架板B、支架板C、支架板D之间通过螺钉连接在一起，固定在主支架的上部；
[0006] 所述的横轴支架由编码器B、磁粉制动器B、齿轮A、齿轮轴A、齿条、立式带座轴承、磁粉制动器固定板B、滑轮、滑轮架A、滑轮架B、支架板E组成；所述的编码器B、磁粉制动器B、齿轮A通过键与齿轮轴A连接，编码器B位于齿轮轴A的一端、通过螺钉固定在支架板E上，磁粉制动器B位于齿轮轴A的另一端、通过螺钉与磁粉制动器固定板B连接，磁粉制动器固定板B通过螺钉固定在支架板E上，齿轮A位于齿轮轴A的中部；所述的齿轮轴A安装在立式带座轴承上，立式带座轴承位于齿轮A的两侧，通过螺钉固定在支架板E上；支架板E的上表面和下表面各装有一个滑轮，分别通过滑轮架A和滑轮架B固定在支架板E上，与齿轮A共面；在齿轮A和滑轮之间装有齿条，齿条与齿轮A啮合；支架板E通过螺钉固定在主支架的下部；
[0007] 所述的连杆组由连杆A、连杆B、连杆C、连杆D、连杆E、连杆F、连杆G、连杆关节AA、连杆关节AB、连杆关节AC、连杆关节AD、连杆关节AE、连杆关节AF、连杆关节AG、连杆关节BA、连杆关节BB、连杆关节BC、连杆关节CA、连杆关节CB、连杆关节D、连杆关节E、连杆关节F、连杆关节G、连杆关节H、连杆关节I、关节轴A、关节轴B、齿轮B、齿轮C、圆柱齿条、齿轮轴B、齿轮轴C、齿条轴、齿轮固定板A、齿轮固定板B、齿轮固定板C、连杆固定板、把手组成；所述的连杆A的一端通过螺钉装有把手、其中部和另一端分别通过关节螺栓装有连杆关节AE和连杆关节AF；连杆B一端通过螺钉装有连杆关节BC、另一端通过紧固螺钉安装在连杆关节I上；连杆C一端通过紧固螺钉安装在连杆关节F上、另一端通过螺钉固定在连杆固定板上；连杆D一端通过螺钉安装在连杆关节E上、另一端装有连杆关节G；连杆E的一端通过关节螺栓装有连杆关节AA、另一端通过螺钉装有连杆关节BA；连杆F的一端通过关节螺栓装有连杆关节AB、另一端通过螺钉装有连杆关节BB；连杆G的上端和中部通过关节螺栓装有连杆关节AC和连杆关节AD，下端装有连杆关节CA；连杆关节AA与连杆关节H、连杆关节AB与连杆关节G、连杆关节AC(315)与连杆关节BA、连杆关节AD与连杆关节BB、连杆关节AE与连杆关节CA、连杆关节AF与连杆关节CB、连杆关节AG与连杆关节BC之间均通过关节轴A和关节轴承连接在一起，连杆关节A与连杆关节B、连杆关节C之间通过关节轴A和关节轴承连接在一起，使连杆A、连杆B、连杆C或连杆D、连杆E或连杆F组成水平面内的平行四杆机构，连杆A平行于连杆C或连杆D，连杆B平行于连杆E或连杆F；同时，也使连杆E、连杆F、连杆G、连杆固定板组成垂直面内的平行四杆机构，连杆E平行于连杆F，连杆G平行于连杆固定板；连杆关节E通过螺钉与内轴连接，连杆关节D通过螺钉与外轴连接；齿轮固定板A、齿轮固定板B、齿轮固定板C通过螺钉固连接在一起，齿轮固定板A通过螺钉安装在内轴的上端；齿轮B通过键安装在齿轮轴B的一端，齿轮轴B安装在连杆C的内部、其另一端通过螺钉装有连杆关节H；齿轮C通过键与齿轮轴C相连并通过轴承安装在齿轮固定板B和齿轮固定板C上，与齿轮B在同一个水平面上；圆柱齿条安装在齿条轴上，通过齿条轴端的螺母固定，齿条轴安装在内轴的内部，圆柱齿条位于齿轮B和齿轮C之间、并与两齿轮啮合。
[0008] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0009] 1、由于本发明的机械臂采用了七杆机构实现三个自由度方向的运动，即由水平面上的四杆机构实现水平面上的两个移动自由度方向的运动，而垂直平面上的四杆机构实现上下自由度方向的运动，与由四杆机构构成的机械臂只能实现水平面上的两个自由度方向的运动机构相比较，具有结构紧凑，重量轻，转动惯性小等特点。
[0010] 2、由于本发明采用了平行四边形连杆机构(机械臂)实现平面上的两个自由度方向的运动，并通过三重轴的外部两个轴(外轴和内轴)把运动信息传递给相连的磁粉制动器与编码器，两个自由度方向间的运动不发生干涉。
[0011] 3、由于本发明采用的三重轴结构中齿条轴(最里边的轴)顶端采用了圆柱直齿齿条结构，当平面四杆机构带动内轴和外轴两个轴转动时，不会引起齿条轴的上下运动，即保证了平面运动的两个自由度与上下运动方向的自由度不发生任何干涉现象，确保了上下运动的准确性，提高了康复训练的质量与效果。
[0012] 4、由于本发明的控制机构只采用了转矩可控的磁粉制动器和编码器，患者在虚拟环境中操作机械臂进行康复训练时手臂中应感觉到的力，根据编码器的信息，通过计算机的计算与分析确定机械臂的把手在虚拟环境中对应的位置，确定磁粉制动器应输出制动力的大小，并把制动力通过机械臂准确地反映到患者的手臂上，即采用了患者主动而机械为被动的方式。该方式具有操作安全，制造方便，结构简单等特点。
附图说明
[0013] 本发明共有附图11张，其中：
[0014] 图1是上肢康复训练装置主视图。
[0015] 图2是图1的俯视图。
[0016] 图3是图1的左视图。
[0017] 图4是上肢康复训练装置轴视图。
[0018] 图5是上肢康复训练装置的竖轴支架剖视图。
[0019] 图6是图5的A-A剖面图。
[0020] 图7是上肢康复训练装置的横轴支架剖视图。
[0021] 图8是图7的B-B剖面图。
[0022] 图9是上肢康复训练装置连杆组主视图。
[0023] 图10是图9的C-C剖面图。
[0024] 图11是图9的左视图。
[0025] 图中：1、显示器，2、电脑主机，3、控制箱；
[0026] 101、支架板A，102、支架板B，103、编码器定位块A，104、支架座，
[0027] 105、轴承座支架，106、磁粉制动器定位块，107、磁粉制动器A，108、磁粉制动器固定板A，109、圆型带座轴承，110、小带轮，111、同步带张紧器，112、支架板D，113、编码器A，114、支架板C，115、外轴轴承座，116、外轴，117、内轴，118、带轮轴，119、同步带，120、内轴带轮，121、外轴带轮，122、外轴轴承，123、内轴轴承；
[0028] 201、主支架，202、磁粉制动器B，203、磁粉制动器固定板B，204、支架板E，205、齿条，206、滑轮架B，207、齿轮轴A，208、滑轮架A，209、滑轮，210、编码器B，211、立式带座轴承，212、齿轮A；
[0029] 301、关节轴B，302、连杆关节D，303、连杆关节E，304、齿轮固定板A，305、齿轮固定板B，306、齿轮轴B，307、齿轮B，308、圆柱齿条，309、齿条轴，310、齿轮轴C，311、齿轮固定板C，312、连杆E，313、连杆F，314、连杆关节BA，315、连杆关节AC，316、连杆G，317、连杆关节BB，318、连杆关节AD，319、把手，320、连杆A，321、连杆关节AF，322、连杆关节CB，323、连杆关节AG，324、连杆关节BC，325、连杆B，326、齿轮C，327、连杆关节F，328、连杆C，329、连杆固定板，330、连杆关节G，331、连杆关节H，332、连杆关节AA，333、连杆关节AB，334、连杆关节AE，335、连杆关节CA，336、连杆D，337、连杆关节I，338、关节螺栓，339、关节轴承，340、关节轴A。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-11所示，一种基于虚拟空间技术的上肢康复训练装置，包括竖轴支架、横轴支架、连杆组、主支架201、显示器1、电脑主机2和控制箱3，所述的竖轴支架通过螺钉固定在主支架201的上部，横轴支架通过螺钉固定在主支架201的下部；所述的连杆组中的连杆关节E303和齿轮固定板A304通过螺钉与内轴117连接，连杆关节D302通过螺钉与外轴116连接，连杆组中的齿条轴309通过螺钉与横轴支架上的齿条205连接；
[0031] 所述的竖轴支架由编码器A113、磁粉制动器A107、内轴117、外轴116、小带轮110、内轴带轮120、外轴带轮121、同步带119、带轮轴118、内轴轴承123、外轴轴承122、外轴轴承座115、圆型带座轴承109、轴承座支架105、支架座104、同步带张紧器111、编码器定位块103、磁粉制动器定位块106、磁粉制动器固定板A108、支架板A101、支架板B102、支架板C114、支架板D112组成；所述的编码器A113、磁粉制动器A107、小带轮110、同步带119、带轮轴118、圆型带座轴承109、轴承座支架105、支架座104、同步带张紧器111、编码器定位块103、磁粉制动器定位块106和磁粉制动器固定板A108为两组，且两组结构完全相同，分别对称安装在竖轴支架的两侧所述的内轴117安装在内轴轴承123上，内轴轴承123通过弹性挡圈固定在外轴116的内部，外轴116安装在外轴轴承122上，外轴轴承122以间隙配合的方式安装在外轴轴承座115上，外轴轴承座115通过支架板B102安装在支架板A101上；
所述的内轴带轮120通过紧固螺钉安装在内轴117下端，外轴带轮121通过紧固螺钉安装在外轴116下端，内轴带轮120位于外轴带轮121的下面；编码器A113、磁粉制动器A107、小带轮110通过键与带轮轴118连接，编码器A113位于带轮轴118的上端，通过螺钉固定在编码器定位块103上，编码器定位块103通过螺钉固定在轴承座支架105上，磁粉制动器A107位于带轮轴118的下端，通过螺钉与磁粉制动器固定板A108连接，磁粉制动器固定板A108通过磁粉制动器定位块106与轴承座支架105连接，小带轮110位于带轮轴118的中部；带轮轴118安装在圆型带座轴承109上，圆型带座轴承109位于小带轮110的两侧，通过螺钉固定在轴承座支架105上，轴承座支架105与支架座104通过螺栓连接，支架座104通过螺钉固定在支架板A101上；两个小带轮110分别与内轴带轮120、外轴带轮121通过同步带119连接；同步带张紧器111一端固定在轴承座支架105上、另一端固定在支架板D112上；支架板A101、支架板B102、支架板C114、支架板D112之间通过螺钉连接在一起，固定在主支架201的上部；
[0032] 所述的横轴支架由编码器B210、磁粉制动器B202、齿轮A212、齿轮轴A207、齿条205、立式带座轴承211、磁粉制动器固定板B203、滑轮209、滑轮架A208、滑轮架B206、支架板E204组成；所述的编码器B210、磁粉制动器B202、齿轮A212通过键与齿轮轴A207连接，编码器B210位于齿轮轴A207的一端、通过螺钉固定在支架板E204上，磁粉制动器B202位于齿轮轴A207的另一端、通过螺钉与磁粉制动器固定板B203连接，磁粉制动器固定板B203通过螺钉固定在支架板E204上，齿轮A212位于齿轮轴A207的中部；所述的齿轮轴A207安装在立式带座轴承211上，立式带座轴承211位于齿轮A212的两侧，通过螺钉固定在支架板E204上；支架板E204的上表面和下表面各装有一个滑轮209，分别通过滑轮架A208和滑轮架B206固定在支架板E204上，与齿轮A212共面；在齿轮A212和滑轮209之间装有齿条205，齿条205与齿轮A212啮合；支架板E204通过螺钉固定在主支架201的下部；
[0033] 所述的连杆组由连杆A320、连杆B325、连杆C328、连杆D336、连杆E312、连杆F313、连杆G316、连杆关节AA332、连杆关节AB333、连杆关节AC315、连杆关节AD318、连杆关节AE334、连杆关节AF321、连杆关节AG323、连杆关节BA314、连杆关节BB317、连杆关节BC324、连杆关节CA335、连杆关节CB322、连杆关节D302、连杆关节E303、连杆关节F327、连杆关节G330、连杆关节H331、连杆关节I337、关节轴A340、关节轴B301、齿轮B307、齿轮C326、圆柱齿条308、齿轮轴B306、齿轮轴C310、齿条轴309、齿轮固定板A304、齿轮固定板B305、齿轮固定板C311、连杆固定板329、把手319组成；所述的连杆A320的一端通过螺钉装有把手319、其中部和另一端分别通过关节螺栓338装有连杆关节AE334和连杆关节AF321；连杆B325一端通过螺钉装有连杆关节BC324、另一端通过紧固螺钉安装在连杆关节I337上；连杆C328一端通过紧固螺钉安装在连杆关节F327上、另一端通过螺钉固定在连杆固定板329上；连杆D336一端通过螺钉安装在连杆关节E303上、另一端装有连杆关节G330；连杆E312的一端通过关节螺栓338装有连杆关节AA332、另一端通过螺钉装有连杆关节BA314；连杆F313的一端通过关节螺栓338装有连杆关节AB333、另一端通过螺钉装有连杆关节BB317；连杆G316的上端和中部通过关节螺栓338装有连杆关节AC315和连杆关节AD318，下端装有连杆关节CA335；连杆关节AA332与连杆关节H331、连杆关节AB333与连杆关节G330、连杆关节AC315与连杆关节BA314、连杆关节AD318与连杆关节BB317、连杆关节AE334与连杆关节CA335、连杆关节AF321与连杆关节CB322、连杆关节AG323与连杆关节BC324之间均通过关节轴A340和关节轴承339连接在一起，使连杆A320、连杆B325、连杆C328或连杆D336、连杆E312或连杆F313组成水平面内的平行四杆机构，连杆A320平行于连杆C328或连杆D336，连杆B325平行于连杆E312或连杆F313；同时，也使连杆E312、连杆F313、连杆G316、连杆固定板329组成垂直面内的平行四杆机构，连杆E312平行于连杆F313，连杆G316平行于连杆固定板329；连杆关节E303通过螺钉与内轴117连接，连杆关节D302通过螺钉与外轴116连接；齿轮固定板A304、齿轮固定板B305、齿轮固定板C311通过螺钉固连接在一起，齿轮固定板A304通过螺钉安装在内轴117的上端；齿轮B307通过键安装在齿轮轴B306的一端，齿轮轴B306安装在连杆C328的内部、其另一端通过螺钉装有连杆关节H331；齿轮C326通过键与齿轮轴C310相连并通过轴承安装在齿轮固定板B305和齿轮固定板C311上，与齿轮B307在同一个水平面上；圆柱齿条308安装在齿条轴309上，通过齿条轴309端的螺母固定，齿条轴309安装在内轴117的内部，圆柱齿条308位于齿轮B307和齿轮C326之间、并与两齿轮啮合。
[0034] 本发明工作时：在连杆A320、连杆B325、连杆C328或连杆D336、连杆E312或连杆F313组成水平面内的平行四杆机构中，连杆A320平行于连杆C328或连杆D336，连杆B325平行于连杆E312或连杆F313，把手319运动带动连杆A320运动，连杆B325将x方向上的运动转换成外轴116的转动，连杆D336将y方向上的运动转换成内轴117的转动，内轴带轮120和外轴带轮121通过同步带119分别带动对应的小带轮110转动，从而使小带轮110带动带轮轴118上的编码器A113和磁粉制动器A107转动，编码器A113测出转动的方向和角度，磁粉制动器A107输出把手319应在水平面内所受的制动力。连杆E312、连杆F313、连杆G316、连杆固定板329组成的垂直面平行四杆机构中，当把手319上下运动，连杆E312通过齿轮轴B306带动齿轮B307转动，齿轮B307带动圆柱齿条308上下运动，将把手319在z方向上的运动转换成圆柱齿条308的上下运动，圆柱齿条308通过齿条轴309带动横轴支架中的齿条205运动，从而带动齿轮轴A207上的编码器B210和磁粉制动器B202转动，编码器B210测出转动的方向和角度，磁粉制动器B202输出把手319应在z方向上所受的制动力。3个编码器将数据传送给电脑主机2，通过电脑主机2程序分析确定把手319在虚拟空间中对应的位置，最后电脑主机2通过控制箱3输出信号控制磁粉制动器A107和磁粉制动器B202的制动力。
