[發(fā)明專利]一種具有機(jī)械臂的力覺操作器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510024433.5
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104669299A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王巍;李雪鵬;葉婷;雷朝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J19/02;B25J19/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種具有機(jī)械臂的力覺操作器，其特征在于：包含六個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，因此它具有六個自由度。采用類似工業(yè)機(jī)械臂的串聯(lián)連桿方式布置，第一關(guān)節(jié)在最底部，第六關(guān)節(jié)在最末端。第二、三關(guān)節(jié)處采用了平行連桿機(jī)構(gòu)的布置方式，將第三關(guān)節(jié)電機(jī)放置于轉(zhuǎn)盤上，但角度傳感器任放置在關(guān)節(jié)軸線上，在保證了位置精度和結(jié)構(gòu)剛度的同時，也減小了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量。下面三個關(guān)節(jié)中，采用帶有張緊裝置的繩傳動機(jī)構(gòu)，保證無間隙的情況下，提供了大的力反饋能力；上面的三個關(guān)節(jié)采用直接傳動驅(qū)動。從第一關(guān)節(jié)到第五關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軸處都是采用的U型撥叉的連接方式，保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和精度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有機(jī)械臂的力覺操作器，其特征在于：設(shè)備最遠(yuǎn)端的第六關(guān)節(jié)控制著末端姿態(tài)中的偏航自由度，它由操作手柄、力矩電機(jī)以及角度傳感器構(gòu)成，電機(jī)與角度傳感器在轉(zhuǎn)軸方向上順序連接，傳動方式為直接驅(qū)動；與第六關(guān)節(jié)連接的是第五關(guān)節(jié)；

第五關(guān)節(jié)的主體是一個U型撥叉，撥叉的兩端分別固定驅(qū)動電機(jī)和角度傳感器；第五關(guān)節(jié)的軸通過螺釘與第六關(guān)節(jié)的主體部分連接。第六關(guān)節(jié)相對與第五關(guān)節(jié)的位置可調(diào)節(jié)；第五關(guān)節(jié)采用直接驅(qū)動的方式，電機(jī)與角度傳感器分別布置于轉(zhuǎn)軸的兩端；第五關(guān)節(jié)控制著末端姿態(tài)的俯仰自由度；

第四關(guān)節(jié)控制著末端姿態(tài)的翻滾自由度，通過連桿與第五關(guān)節(jié)的撥叉連接，第四關(guān)節(jié)上力矩電機(jī)與角度傳感器在轉(zhuǎn)軸方向上順序連接，傳動方式為直接驅(qū)動。

第三關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)分別控制著末端的兩個位置自由度；第三關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)分布于平行連桿結(jié)構(gòu)的兩個轉(zhuǎn)軸上，第三關(guān)節(jié)處于上方位置，與第四關(guān)節(jié)靠近，第二關(guān)節(jié)在下方位置；第三關(guān)節(jié)的角度傳感器固定在關(guān)節(jié)軸向上，但是，驅(qū)動電機(jī)放置于下方的轉(zhuǎn)盤上，電機(jī)的驅(qū)動力通過繩傳動機(jī)構(gòu)和平行連桿結(jié)構(gòu)傳遞到第三關(guān)節(jié)上；第二關(guān)節(jié)的角度傳感器也固定于此關(guān)節(jié)的軸線上，固定在轉(zhuǎn)盤上控制電機(jī)也采用繩傳動機(jī)構(gòu)，將驅(qū)動力傳遞到第二關(guān)節(jié)的軸線上；

第一關(guān)節(jié)位于最下面的底板上，它控制著末端位置的一個自由度；第一關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)軸與安裝第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)盤固定連接。此關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動時，將帶動整個轉(zhuǎn)盤以及轉(zhuǎn)盤上各部分一起轉(zhuǎn)動。第一關(guān)節(jié)采用繩傳動結(jié)構(gòu)，電機(jī)固定在底座上，底座是整個設(shè)備的支撐。角度傳感器于關(guān)節(jié)軸的軸線上固定；第一關(guān)節(jié)與底座緊密的聯(lián)系在一起。在底座上固定有第一關(guān)節(jié)的主體部分、手柄回零結(jié)構(gòu)、電氣連接件以及控制電路。