[發明專利]一種空間遙操作手控制器

無效

• 申請號: 201410025650.1
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103786156A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 黃攀峰;周陽;劉正雄;常海濤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種空間遙操作手控制器，具體涉及一種新型空間遙操作手控制器。

背景技術

隨著人類空間活動的不斷發展，特別是近年來各國對太陽系以及深空探索計劃的逐步展開，將會有大量的空間生產、空間加工、空間裝備、空間維護和護理工作。然后，向空間發送宇航員需要大量的資金，而且由于空間工作需要在一個了解不多并且不可控的環境中進行，艙外活動存在一定的危險，因此必須充分利用空間機器人技術，減小宇航員從事危險工作的代價和成本。監獄機器人探測器已經在星際探索中發揮重要作用，2004年NASA在空間探索展望報告處提出未來空間活動的目標之一就是“執行持續的人類和機器人計劃，探索太陽系及深空間”。NASA將實施一項綜合的、長期的機器人和人類空間探索計劃。因此，在未來的太空活動中，機器人是先驅者，而后才有人類進行一系列的探索活動。但智能機器人的研究現狀表明，由于受到機構、控制、傳感和人工智能等支撐技術的限制，研制出能在未知或復雜環境下全自主方式工作的智能機器人，是短期內難以達到的目標。因此，利用現有技術以及人機合作的遙操作機器人概念，機器人也可以在許多空間任務中代替人，以降低成本和危險、增強人類的活動能力。從長期觀點看，遙操作是空間機器人完成作業任務的主要手段。手控器是遙操作系統的關鍵設備，它不僅是機械手進行實時運動控制的輸入設備，而且是將機械手與未知環境之間的相互作用力提供給操作者的力覺遙現裝置，是人與機器人之間建立緊密聯系的重要接口。

手控器大致可以分為兩類：串聯式和并聯式。串聯式手控器具有工作空間大、控制簡單的優點，但存在累積位置誤差、剛度差，不利于力反饋的實現；而并聯式手控器精度高，剛度大，是實現力反饋更好的平臺。而并聯機構的最早應用可以追溯到1938年，Pollard提出采用并聯機構作為汽車噴漆裝置。自Hunt出可以將6自由度的Stewart機構作為機器人機構以來，并聯機構逐漸成為國際上研究的熱點。國內燕山大學較早地開展了并聯機器人機構學理論的研究。隨著國內研究的深入，清華大學、天津大學、哈爾濱工業大學等單位也陸續研制了結構各異的并聯機構的機器人。其中Delta型并聯機構是實踐中應用最成功的并聯機構之一，廣泛應用于食品、藥品的包裝和電子產品的裝配以及手控器的控制機構。最早的概念機構由瑞士的Clavel提出。Tsai提出了一種簡單的改進Delta并聯機構。目前，越來越多的研究將少自由度并聯機構應用于手控器的設計，但由于這些設計都是建立在少自由度的基礎上，這樣就直接限制了手控器的功能，使得現在的手控器只能單一的完成平動控制或是轉動控制。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種空間遙操作手控制器，克服其剛度差、工作空間小、控制不靈活的問題。

技術方案

一種空間遙操作手控制器，其特征在于包括轉動機構1、移動平臺2、基座14、3套支鏈結構；基座14上設有三個基座電機，每個基座電機通過轉動軸與一個支鏈結構連接，支鏈結構的另一端連接移動平臺2上，移動平臺2通過螺栓與轉動機構1連接；所述支鏈結構包括執行桿和兩個連桿，執行桿的一端通過轉動軸與基座電機連接，另一端通過第一轉動軸與兩個連桿并聯連接，兩個連桿的另一端通過第二轉動軸與移動平臺2連接；所述轉動機構1包括第二轉動機構22、曲桿23、第三轉動電機24、第二轉動電機25、第一轉動機構26、第一轉動電機27、第三轉動機構28；其中第一轉動電機27通過螺栓與移動平臺2相連；第一轉動電機27通過轉動軸與第一轉動機構26相連，第二轉動機構22通過轉動軸與第一轉動機構相連，并通過曲桿23與第二轉動電機25相連，第三轉動電機24通過螺栓與第二轉動機構22相連，第三轉動機構28通過轉動軸與第三轉動電機24相連。

有益效果

本發明提出的一種空間遙操作手控制器，以改進Delta機構作為平動子結構，而以3-R結構作為轉動子結構的復合結構的新型空間遙操作手控制器。該結構具有以下特點：（1）機構緊湊配置合理，增大了工作空間，無奇異；（2）平動與轉動完全解耦，降低了控制的難度和成本；（3）運動慣量小，動態性能好。