[實用新型]遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手

無效

• 申請號: 200820072839.6
• 申請日: 2008-12-02
• 公開（公告）號: CN201295925Y
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 趙丁選;尚濤;侯敬巍;張祝新;程麗麗
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B25J3/04
• 分類號: B25J3/04;B25J15/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱世林

技術領域

本實用新型涉及一種工程中使用的遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手，適用于在高溫、高壓、強輻射、窒息等人難以靠近的極限環境下的遙操縱抓取作業，當然也適用于普通環境下的抓取作業。

背景技術

在人類難以接近的高溫、高壓、強輻射、窒息等極限環境，如空間、地下、深海資源開發、核反應堆維護、災害搶險救助等作業中，廣泛采用主—從遙操作方式。操作者處于安全位置，通過力反饋操縱裝置操縱遠端的機器手工作，同時，遠端機器手與作業對象之間的作用力反饋至操縱裝置，并由操作者的手部感知，使操作者可以判斷出作業對象的軟硬以及工作阻力的大小，有身臨其境地對遠端機器手進行操作的感覺。這種操作方式將極大地提高操作者對現場的感知能力，更有效、更準確地完成各種復雜的作業任務。

工程上現在使用的作業機械手，不適于遙操作使用，其主要有兩種類型：第一種上手爪固定，只有下手爪運動；第二種的上手爪與下手爪之間通過三角機構聯動。前者抓手開啟角度及作業角度受到限制；后者在抓取過程中兩個手爪的運動不同步，主動手爪與從動手爪之間的傳動角始終在變化，特別是夾緊物體時傳動角較小，使得作動器的受力與抓取力之間呈高度非線性關系，因此依據作動器的受力進行遙操作力反饋控制時，其效果不佳。本實用新型就是基于這樣的背景才提出的。

發明內容

本實用新型的目的是設計一種能夠克服現有抓取機械手的上述缺點，并較好地實現遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手。其結構簡單，成本低，運行可靠、裝拆與更換方便。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現，結合附圖說明如下。

一種遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手，其主要由手臂1，裝有位移傳感器的作動缸2，由固定擋板5、搖桿4、連桿6和手爪構成的四連桿機構，根部聯接有兩個相互嚙合的半圓柱齒輪7、8的上、下手爪12、13，以及測量夾持力用的兩個壓力傳感器16、17組成，作動缸2一端鉸接在手臂1上，另一端鉸接在四連桿機構的搖桿4與連桿6的鉸點處，上、下手爪12、13連同根部的兩個半圓柱齒輪7、8通過兩個中心銷軸9、15連接在兩側的固定擋板5上，固定擋板5通過兩個銷軸18、19與機械手搖臂1聯接。

由于采用上述機構，本實用新型提出的這種遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手與現有抓取機械手相比具有如下優點：

1、結構簡單，裝拆方便。上、下手爪與半圓柱齒輪之間，以及它們與四連桿機構之間，全部采用銷式連接，裝拆便捷。

2、性能穩定、工作可靠。機械手所使用的兩種傳感器，包括測量作動缸活塞桿伸長量的位移傳感器可采用差動變壓器式的位移傳感器或磁致伸縮式位移傳感器，和安裝于作動缸進、出油管道上，用于測量抓取力的壓力傳感器，都是在工程上常用的傳感器，實踐證明可長期使用，性能可靠。

3、手爪受力更加合理。由于兩手爪根部采用齒輪嚙合傳動，所以不論手爪運動到什么位置其傳動角都是相同的，所以抓手內部各元件的受力更加合理。

4、易于實現力反饋。由于兩手爪之間采用了齒輪傳動，所以使得作動器的受力與抓取力之間變為弱非線性或接近于線性，所以作動器兩腔壓力之差作為反饋力信號，可直接作為反饋力信號使用或經過簡單調理后作為反饋力信號使用，易于獲得較好的力反饋控制效果。

附圖說明

圖1：遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手結構圖。

圖2：手爪聯動部分結構圖。

圖3：作動缸的結構示例。

圖4：操縱桿的結構示例。

圖5：遙操縱控制原理舉例。

圖中：1.為手臂，2.為作動缸，3.為活塞桿，4.為搖桿，5.為固定擋板，6.為連桿，7、8.為半圓柱齒輪，9.為中心銷軸、10.為固定銷軸，11.為手爪連桿，12.為上手爪、13.為下手爪，14.為固定銷軸，15.為中心銷軸，16、17.為壓力傳感器，18、19.為快裝銷軸，20.為位移傳感器，21.為作動缸無桿腔進出油口，22.為作動有桿腔進出油口，23.為操縱手柄，24.為轉角傳感器，25.為回位彈簧，26.為傘齒輪，27.為小齒輪，28.為力矩電機，29.為力反饋操縱桿，30.為遙操縱力反饋液壓伺服作業機械手，31.為操縱桿輸出的位移信號，31.為機械手輸出的位移信號，33.為調理與驅動器，34.為驅動閥，35.為機械手作動器無桿腔壓力信號，36.為機械手作動器有桿腔壓力信號，37.為非線性校正與驅動器。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型的具體內容。