CN103655102B - 机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法，该系统包括位姿测量机构、四自由度并联机构和控制系统，其中：位姿测量机构安装于机动手术操作支撑装置所搭载的平台上并用于测量该平台的位姿信号；四自由度并联机构包括上平台、下平台和连接于前述两平台之间的四个主动支链和一个从动支链，控制机构基于机动手术操作支撑装置的理想位姿信号和测得的平台位姿信号的偏差获取主动支链的位置信号，并与实际测量的主动支链位置信号比较，基于该比较结果控制主动支链运动。本发明可实现实时全方位的稳定，克服舰船体横摇、纵摇和垂荡的影响而保持机动手术操作支撑装置的平稳；而且采用反馈调节智能控制，稳定性好，执行效率高。

Description

机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及外科手术台的平衡控制领域，尤其是一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法。

背景技术

目前，机动手术台例如舰船载手术台的综合平衡系统最常用的手段是采用减摇鳍及减摇水舱等减摇装置。这类系统结构简单、造价低廉、便于维护保养，其减摇效果不受航速制约。但是，这类减摇装置主要是针对船体的，采用减摇水舱和减摇鳍来实现，虽然可以用来减缓船体的摇晃，但不能够作为减少舰船载手术台（仓）的摇晃措施。这是因为减摇鳍直接安装在船体外，而减压水仓则很难在比较小的空间其作用。而且这类减摇装置通常只是有限方向的装置，可以起到缓解一个方向，例如上下的震动，但不具备同时完成横摇、纵摇和垂荡的减震效果。而对于舰船用控制性手术台（仓）而言，其需要能够在船体同时有横摇、纵摇和垂荡等多方位运动时还能够保持其平稳状态。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在于提供一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法，根据机动手术台所搭载平台发生的横摇、纵摇和垂荡情况自动调节手术台的全方位平衡。

为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统，包括位姿测量机构、四自由度并联机构、控制系统，其中：

位姿测量机构安装在机动手术操作支撑装置所搭载的平台上并用于测量该平台的位姿信号，该位姿信号包括横摇角度、纵摇角度和垂荡距离；

四自由度并联机构包括上平台、下平台和连接于前述两平台之间的四个主动支链和一个从动支链，下平台固定在机动手术操作支撑装置所搭载的平台上，机动手术操作支撑装置固定在上平台上，每个主动支链可驱动上平台，从动支链的一端固定于下平台且另一端通过球链与上平台连接；位姿指位置和姿态的多维参数的定义。

控制机构基于机动手术操作支撑装置的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差获取四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，并与实际测量的四个主动支链的位置信号比较，基于该比较结果控制主动支链运 动。

进一步，前述机动手术操作支撑装置为机动手术台。

进一步，前述控制机构包括一并联机构位置逆解装置用于根据给定的机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号。

进一步，前述控制机构包括多个智能控制器，分别用于控制一路主动支链的运动驱动信号。

进一步，前述智能控制器基于计算获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号和测量获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，发出控制信号，通过每个主动支链的电动执行装置驱动四个主动支链运动。

进一步，前述电动执行装置包括伺服电机、伺服电机驱动器和电动缸，伺服电机驱动器包括电流环调节器、速度环调节器及其逆变器，伺服电机的转动输出经由电动缸从而驱动主动支链运动，其中伺服电机采用三环负反馈控制，即：伺服电机的电流和电机转子位置反馈信号，通过电流环调节器进行调节控制；伺服电机的速度反馈信号，通过速度环调节器进行调节控制；电动缸内活塞杆位置形成的位置反馈信号，通过位置环调节器实现位置调节控制。

进一步，前述每个主动支链的一端由虎克铰与下平台连接，四个虎克铰点构成一个内接于半径为R0的圆的矩形，每个主动支链的另一端由球铰与上平台连接，四个球铰点构成一个内接于半径为R1的圆的矩形，其中R1与R0不相等。

进一步，前述位姿测量机构包括一陀螺仪。

进一步，前述机动手术台改为机动手术床。

本发明的另一方面提出一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制方法，包括以下步骤：

1）测量机动手术操作支撑装置所搭载平台的位姿信号；

2）基于测得的平台位姿信号、理想的机动手术操作支撑装置位姿信号与四自由度并联机构的结构参数计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号；

3）比较计算获得的主动支链的位置信号与实际测量得到的主动支链的位置信号；

4）智能控制器基于比较结果进行位置智能控制，发出控制信号；

5）伺服电机根据控制信号驱动电动缸，使得主动支链运动从而调节机动手术操作支撑装置的空间位置。

进一步，前述伺服电机采用三环负反馈控制方式，其中：伺服电机的电流和电机转子位置反馈信号，通过电流环调节器进行调节控制；伺服电机的速度反馈信号，通过速度环调节器进行调节控制；电动缸内活塞杆位置形成的位置 反馈信号，通过位置环调节器实现位置调节控制。

进一步，前述伺服电机采用交流伺服电机。

进一步，前述机动手术操作支撑装置为机动手术台或机动手术仓中的一种。

本发明外科控制性手术台（仓）：主要应用于船载，考虑的应用环境：海上风浪导致的船舶不稳定和类似自然灾害或紧急状态应急环境下如何顺利进行需要平衡稳定环境外科手术

本发明外科控制性手术台（仓）：也可应用于车载，考虑的应用环境：救护车因地面不平导致的车辆颠簸和自然灾害或紧急状态类似应急环境下如何顺利进行需要平衡稳定环境外科手术

机动手术操作支撑装置:可用于海上船载和陆上车载的机动(可三自由度调节)的手术仓(内设手术台)；手术台固定在机动手术仓内:其平面与手术仓平面一致。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于通过设计四自由度并联机构及其自动调节方案，首先测量机动手术台所搭载平台的横摇、纵摇和垂荡情况，并进行实时的反馈调节控制，使得机动手术台在舰船、飞船等机动平台在航行过程中能够抵御风浪的波动，保持外伤手术台平面的相对平稳、即外伤手术台的平面相对于静止坐标系基本不动，以保证手术的成功完成。与目前一般的舰船上使用的减摇装置相比，本发明的方案具有主动控制性，且体积小，可以内置于平台例如船体上，而且本发明方案中的减震不是单方向的，而是全方位的，稳定可靠。

附图说明

图1为本实施例的机动手术台自适应平衡控制系统的示例性的原理框图。

图2为图1实施例中四自由度并联机构调控平台的结构示意图。

图3为图1实施例中机动手术台自适应平衡控制系统的实现原理示意图。

图4为图1实施例中电动缸位移智能控制的原理示意图。

图5为机动手术台自适应平衡控制系统的实现流程示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

根据本发明的较佳实施例，机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统通过设计四自由度并联机构及其自动调节方案，首先测量机动手术操作支撑装置所搭载平台的横摇、纵摇和垂荡情况，并进行实时的反馈调节控制，使得机动手术操作支撑装置在舰船、飞船、汽车、航空器等平台上在航行过程中能够抵御多种环境因素导致的不平衡波动，保持机动手术操作支撑装置平面的相对 平稳、即支撑装置的平面相对于静止坐标系基本不动，以保证手术的成功完成。

自适应平衡系统的核心部件:自动控制模块(由工业计算机硬件嵌入式控制软件构成)；机动手术台（仓）的控制执行机构采用机电一体化系统:包含电控液压和伺服电机两种模式；针对自适应平衡系统(含自动控制模块)的目标调平等问题:提出采用参数化仿真分析方法对其进行自动控制及动力学仿真模拟的方法。可以通过计算机仿真：通过提供系统仿真测试优化，进行结构特征参数和工程特性参数的设置与修改，并基于构建的参数化自控平衡模型和报告模板模型，实现快速精确地引导项目系统的自动调平整体稳定性分析。

本发明还涉及：外科控制性手术台（仓）自适应平衡系统、外科手术台（仓）自适应平衡控制系统、机动手术台（仓）自适应平衡控制系统等多种定义。

如图1-5所示，下面以舰船搭载平台为例，机动手术操作支撑装置采用机动手术台为例，当然并不以此为限制，还可以采用手术仓、手术床等。将本实施例的机动手术台搭建在舰船上，结合所附图式1-5详细说明本发明的原理、结构和实现方式。

参考图1、2所示并结合图3、4、5所示的信号和控制示意图，本实施例的机动手术台的自适应平衡控制系统包括位姿测量机构、四自由度并联机构和控制系统。

位姿测量机构安装在机动手术台所搭载的平台上并用于测量该平台的位姿信号，该位姿信号包括横摇角度、纵摇角度和垂荡距离。优选地，本实施例中的位姿测量机构包括一陀螺仪，可方便地测得船体的横摇、纵摇和垂荡信号。较佳地，陀螺仪安装于舰船甲板平面，为系统提供舰船甲板横摇、纵摇和垂荡信息。

四自由度并联机构具有4个自由度，分别为升降、横滚、俯仰、方位，其包括上平台、下平台和连接于前述两平台之间的四个主动支链（P₁B₁,P₂B₂,P₃B₃、P₄B₄）和一个从动支链，下平台固定在机动手术台所搭载的平台上，机动手术台固定在上平台上。

每个主动支链（P₁B₁,P₂B₂,P₃B₃、P₄B₄）一端由虎克铰与下平台连接,四个虎克铰点（B1、B2、B3、B4）构成一个内接于半径为R0的圆的矩形，每个主动支链（P₁B₁,P₂B₂,P₃B₃、P₄B₄）另一端由球铰与上平台连接，四个球铰点（P1、P2、P3、P4）构成一个内接于半径为R1的圆的矩形，其中R1与R0不相等。

每个主动支链具有移动副，可主动伸缩，并且可驱动上平台。从动支链由上下两构件组成，上端构件通过球链与上平台连接，下端构件与下平台固定连接，两构件间通过移动副连接。

控制机构基于机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差获取四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，并与实际测量的四个主动支链的位置信号比较，基于该比较结果控制主动支链运动。

参考图3-4所示，控制机构包括一并联机构位置逆解装置，用于根据给定 的机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号。本实施例中，机动手术台的理想位姿信号就是横摇角度、纵摇角度和垂荡距离皆为零，希望的位姿与船甲板的位姿比较后得到的位姿信号表示了要求并联机构的上平面进行与船甲板相反的运动从而保持机动手术台所在的上平面维持水平。

本实施例中，优选地，前述并联机构位置逆解装置为一个DSP（digital singnalprocessor数字信号处理器），来实现快速且准确的计算，保证了实时控制效果的达到。

并联机构位置逆解装置根据给定的机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差，并结合并联机构的结构参数计算求得并联机构四个主动支链的位置信号，其中并联机构的结构参数主要如下：

上平面的四个球铰点P1-P4所在的内接园半径为R₁、结构角θ₁；

下平面的四个虎克铰点B1-B4所在的内接园半径R₀、结构角θ₀；

上下平台的垂直距离为h；

四个支链的静态长度l_i；

偏差横摇位姿信号（α）；

偏差纵摇位姿信号（β）；

偏差垂荡位姿信号（z）；

首先根据并联机构调控平台的几何尺寸，获得各个主动支链的基础信息，分别表示为：

^bP＝[^bP₁,^bP₂,^bP₃,^bP₄]

^pB＝[^pB₁,^pB₂,^pB₃,^pB₄]

其中：

^bP₁＝[R₁·sinθ₁,R₁·cosθ₁,h]^T

^bP₂＝[-R₁·sinθ₁,R₁·cosθ₁,h]^T

^bP₃＝[-R₁·sinθ₁,-R₁·cosθ₁,h]^T

^bP₄＝[R₁·sinθ₁,-R₁·cosθ₁,h]^T

^pB₁＝[R₀·sinθ₀,R₀·cosθ₀,0]^T

^pB₂＝[-R₀·sinθ₀,R₀·cosθ₀,0]^T

^pB₃＝[-R₀·sinθ₀,-R₀·cosθ₀,0]^T

^pB₄＝[R₀·sinθ₀,-R₀·cosθ₀,0]^T

上述的计算可以在确定了并联机构的几何尺寸信息后预先计算并存储，然后再根据下平台的测量位姿信息，进行如下计算：

STEP1：计算矩阵

$R_p^b=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}& 0\\ \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& 0& \sin \mathrm{\β}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& 0& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\\ 0& \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}\end{array}\right]$

STEP2：计算^bB′_i

$B_i^{\′}{}_b=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ z\end{array}\right]+R_p^b\·B_i^p,i=\mathrm{1,2,3,4}$

STEP3：计算^bP′_i,i＝1,2,3,4

^bP′₁＝[R₁·sinθ₁,R₁·cosθ₁,h]^T+[h·tanβ,h·tanα,0]^T

^bP′₂＝[-R₁·sinθ₁,R₁·cosθ₁,h]^T+[h·tanβ,h·tanα,0]^T

^bP′₃＝[-R₁·sinθ₁,-R₁·cosθ₁,h]^T+[h·tanβ,h·tanα,0]^T

^bP′₄＝[R₁·sinθ₁,-R₁·cosθ₁,h]^T+[h·tanβ,h·tanα,0]^T

STEP4：计算支链i,i＝1,2,3,4的长度L_i或者相对于原始长度的位移ΔL_i：

$\left[\begin{array}{c}{L}_1\\ L_2\\ L_3\end{array}\right]=B_i^{\′}{}_b-P_i^{\′}{}_b,i=\mathrm{1,2,3,4},L_i=\sqrt{L_1^2+L_2^2+L_3^2},i=\mathrm{1,2,3,4}$

${\mathrm{\ΔL}}_i=\sqrt{L_1^2+L_2^2+L_3^2}-l_i,i=\mathrm{1,2,3,4}$

并联机构位置逆解为获得四自由度并联机构的正确动作提供了基础算法。

结合图3和图5所示，计算得到四个主动支链的位置信号后，与实际测量得到的四个主动支链的位置信号进行比较，通过控制机构内的智能控制器发出控制信号，由每个主动支链的电动执行装置驱动支链运动，从而达到平衡手术台的目的。较佳地，通过位置测量装置实际测量四个主动支链的位置，位置测量装置安装与主动支链上，以快速地测量主动支链的位移。

控制机构包括多个智能控制器，分别用于控制一路主动支链的运动驱动信号。如图3所示，每路主动支链分别连接有一个智能控制器，智能控制器基于计算获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号和测量获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，发出控制信号，通过每个主动支链的电动执行装置驱动四个主动支链运动。

参考图4并结合图5所示，电动执行装置包括伺服电机、伺服电机驱动器和电动缸，伺服电机驱动器包括电流环调节器、速度环调节器及其逆变器，伺服电机的转动输出经由电动缸从而驱动主动支链运动，其中伺服电机采用三环负反馈控制，即：伺服电机的电流和电机转子位置反馈信号，通过电流环调节器进行调节控制；伺服电机的速度反馈信号，通过速度环调节器进行调节控制； 电动缸内活塞杆位置形成的位置反馈信号，通过位置环调节器实现位置调节控制。

本实施例中，伺服电机为交流伺服电机，电动缸采用交流伺服电机驱动，实现了全电动力，使得本实施例的控制方案具有了广泛的应用场所。

电流环和速度环的反馈调节由伺服电机驱动器实现，通过在电动缸上或者电动缸内安装位移传感器，检测并反馈活塞杆的位移信号，由运动控制器实现位置闭环控制。根据电动缸的位移信号与给定位移的偏差以及偏差的变化分别采用进行比例、微分、积分及其组合的智能PID控制，以获得平稳而快速的控制效果。其中，智能调节器的具体控制规则为：

IF e(k)＞β₁THEN u(k)＝u_max

IF e(k)＜-β₂THEN u(k)＝u_min

IF|e(k)|＜δ₁and|Δe(k)|＜δ₂THEN u(k)＝u(k-1)

$\mathrm{IFe}\left(k\right)\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)<0\mathrm{and}\left|\frac{e\left(k\right)}{\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)}\right|>\mathrm{aTHENu}\left(k\right)=\mathrm{\&alpha;u}(k-1)$

$\mathrm{IFe}\left(k\right)\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)<0\mathrm{and}\left|\frac{e\left(k\right)}{\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)}\right|<\mathrm{bTHENu}\left(k\right)=u(k-1)+K_d\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)$

$\mathrm{IFe}\left(k\right)\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)<0\mathrm{andb}\&le;\left|\frac{e\left(k\right)}{\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)}\right|<\mathrm{aTHENu}\left(k\right)=u(k-1)$

$\mathrm{IFe}\left(k\right)\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)>0\mathrm{THENu}\left(k\right)=u(k-1)+K_{p}e\left(k\right)+K_i\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}{e}_j+K_d\mathrm{\&Delta;e}\left(k\right)$

其中：

u(k)为控制器的第k次输出值；

u_max为控制器的最大输出值；

u_min为控制器的最小输出值；

e(k)为第k次偏差，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)；

K_p,K_i,K_d为比例、积分和微分的增益；

β₁,β₂,α,a,b,δ₁,δ₂是常数，根据实际需要可调整。

由于采用了智能控制算法，既可以保证四自由度并联机构具有快速性，而且还具有无超调的控制特点，因此也使得机动手术台平面的平稳性得到了进一步的加强。

由以上技术方案可见，本实施例中，通过四自由度并联机构并设计并联机构的自动调节方案，首先利用陀螺仪测量舰船甲板横摇、纵摇和垂荡信号，通过并联机构位置逆解装置根据给定的机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差、结合并联机构的几何尺寸计算四自由度并联机 构的四个主动支链的位置信号，再由智能控制器进行智能控制和调节，发出控制信号，控制交流伺服电机驱动电动缸，从而驱动主动支链运动，实现在舰船发生横摇、纵摇和垂荡等多方位运动时保持机动手术台的平稳。

由于四自由度并联机构具有良好的上平面可控轨迹，从而可获得高精度的平稳效果。

当然，本发明的技术方案还可以应用于汽车、航空器等其它机动应用环境中，可基于机动手术台所搭载的平台的横摇、纵摇和垂荡信号，通过四自由度并联机构及其自动调节方案，在平台发生横摇、纵摇和垂荡等多方位运动时保持机动手术台的平稳。

本发明的机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统和方法，还适用于机动手术仓的设计，前述机动手术仓亦可以采用本实施例中的四自由度并联机构和自动调节设计，将机动手术仓固定在四自由度并联机构的上平台上，同样采用四自由度并联机构、陀螺仪和控制机构，通过并联机构位置逆解装置根据给定的机动手术仓的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差、结合并联机构的几何尺寸计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，再由智能控制器进行智能控制和调节，发出控制信号，控制交流伺服电机驱动电动缸，从而驱动主动支链运动，在机动手术仓所搭载的平台发生横摇、纵摇和垂荡等多方位运动时保持机动手术仓的平稳。

综上所述，本发明的技术方案与现有最好技术相比，其优点在于：

1．本发明所采用的机动手术台（仓）的自适应平衡控制方案实现了机动手术台（仓）实时全方位的稳定，可以克服舰船体横摇、纵摇和垂荡的影响而保持机动手术台（仓）的平稳；

2．本发明所采用的机动手术台（仓）的自适应平衡控制方案适合舰船载的手术台（仓），内部机械装置简单，稳定性高，执行效率高；

3.本发明所采用的机动手术台（仓）的自适应平衡控制方案采用DSP技术，提高了控制装置的性能降低了成本；

4．本发明所采用的机动手术台（仓）的自适应平衡控制方案，还可应用于汽车、航空器等其它机动应用环境，具有广泛的适用性。

本发明可通过系统的计算机仿真：

①模型构建：提取出的工程特性参数；

②系统仿真实现：模型选择、参数设置、工况选择、分析参数、求解保存；

③仿真测试结果：更新的分析计算模型，以及相关的边界条件等进行仿真的计算与分析获得有关参数。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统，其特征在于，包括位姿测量机构、四自由度并联机构和控制系统，其中：

位姿测量机构安装于机动手术操作支撑装置所搭载的平台上并用于测量该平台的位姿信号，该位姿信号包括横摇角度、纵摇角度和垂荡距离；

四自由度并联机构包括上平台、下平台和连接于前述两平台之间的四个主动支链和一个从动支链，下平台固定在机动手术操作支撑装置所搭载的平台上，机动手术操作支撑装置固定在上平台上，每个主动支链可驱动上平台，从动支链的一端固定于下平台且另一端通过球链与上平台连接；

控制系统基于机动手术操作支撑装置的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差获取四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，并与实际测量的四个主动支链的位置信号比较，基于该比较结果控制主动支链运动；

前述机动手术操作支撑装置为一机动手术台；

前述控制系统包括一并联机构位置逆解装置用于根据给定的机动手术台的理想位姿信号和位姿测量机构测得的平台位姿信号的偏差计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号；

前述控制系统包括多个智能控制器，分别用于控制一路主动支链的运动驱动信号；

前述智能控制器基于计算获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号和测量获得的四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号，发出控制信号，通过每个主动支链的电动执行装置驱动四个主动支链运动；

前述电动执行装置包括伺服电机、伺服电机驱动器和电动缸，伺服电机驱动器包括电流环调节器、速度环调节器及其逆变器，伺服电机的转动输出经由电动缸从而驱动主动支链运动，其中伺服电机采用三环负反馈控制，即：伺服电机的电流和电机转子位置反馈信号，通过电流环调节器进行调节控制；伺服电机的速度反馈信号，通过速度环调节器进行调节控制；电动缸内活塞杆位置形成的位置反馈信号，通过位置环调节器实现位置调节控制；

前述每个主动支链的一端由虎克铰与下平台连接，四个虎克铰点构成一个内接于半径为R0的圆的矩形，每个主动支链的另一端由球铰与上平台连接，四个球铰点构成一个内接于半径为R1的圆的矩形，其中R1与R0不相等。

2.根据权利要求1所述的机动手术操作支撑装置的自适应平衡控制系统，其特征在于，前述位姿测量机构包括一陀螺仪。

3.用于权利要求1所述的自适应平衡控制系统的自适应平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）测量机动手术操作支撑装置所搭载平台的位姿信号；

2）基于测得的平台位姿信号、理想的机动手术操作支撑装置位姿信号与四自由度并联机构的结构参数计算四自由度并联机构的四个主动支链的位置信号；

3）比较计算获得的主动支链的位置信号与实际测量得到的主动支链的位置信号；

4）智能控制器基于比较结果进行位置智能控制，发出控制信号；

5）伺服电机根据控制信号驱动电动缸，使得主动支链运动从而调节机动手术操作支撑装置的空间位置。

4.根据权利要求3所述的自适应平衡控制方法，其特征在于，前述伺服电机采用三环负反馈控制方式，其中：伺服电机的电流和电机转子位置反馈信号，通过电流环调节器进行调节控制；伺服电机的速度反馈信号，通过速度环调节器进行调节控制；电动缸内活塞杆位置形成的位置反馈信号，通过位置环调节器实现位置调节控制。

5.根据权利要求4所述的自适应平衡控制方法，其特征在于，前述伺服电机采用交流伺服电机，前述机动手术操作支撑装置为机动手术台或机动手术仓中的一种。