[發(fā)明專利]并聯(lián)式六維力反饋裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510269664.2
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104842342B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彥斐;宮金良;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，包括操作臺、固定臺和連接于操作臺與固定臺之間的三條支鏈，其特征在于：每條支鏈均包含上連桿、下連桿、槽型轉(zhuǎn)動塊、U型轉(zhuǎn)動塊和十字支座，其中上連桿的一端通過球鉸與操作臺連接，其另一端通過第一轉(zhuǎn)動副與下連桿的一端連接，下連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與U型轉(zhuǎn)動塊的中部連接，U型轉(zhuǎn)動塊的兩端通過第三轉(zhuǎn)動副與十字支座連接，下連桿的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面?平面高副與槽型轉(zhuǎn)動塊連接，槽型轉(zhuǎn)動塊的兩端通過第四轉(zhuǎn)動副與十字支座連接。本發(fā)明通過第二主力矩電機和第一主力矩電機分別驅(qū)動槽型轉(zhuǎn)動塊和U型轉(zhuǎn)動塊，通過補償力矩電機控制上連桿和下連桿的夾角，實現(xiàn)操作臺上的精確六維力輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種并聯(lián)式六維力反饋裝置。

背景技術(shù)

六維力反饋裝置能夠讓操作者感受到執(zhí)行端六維力和力矩的操作器，能夠讓操作者有更好的空間感受和更強的真實感，六維力反饋裝置應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡潔緊湊、運動空間大、運動慣量小、靈巧度好等特點。

北京郵電大學(xué)宋荊洲等研制了六自由度力反饋手控器，該操作器的驅(qū)動器固定在機架，運動慣量小，但是結(jié)構(gòu)不夠簡潔緊湊，并且由于直線電機的布置位置限制了操控器的運動范圍，導(dǎo)致操作器運動空間小。北京航空航天大學(xué)張玉茹等研制了一種新型的六自由度力反饋裝置，華南理工大學(xué)肖南峰設(shè)計了具有力感覺的六自由度操作器，其運動部分均安裝有驅(qū)動裝置，因此運動慣量大，運動性能較差。

盡管國內(nèi)外有許多學(xué)者研究六維力反饋裝置，但是實際中由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，因此需要選擇的結(jié)構(gòu)也有很大差別，各項性能指標(biāo)尚需進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、運動空間大、運動慣量小的并聯(lián)式六維力反饋裝置。其技術(shù)方案為：

一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，包括操作臺、固定臺和連接于操作臺與固定臺之間的三條支鏈，其特征在于：每條支鏈均包含一個上連桿、一個下連桿、一個槽型轉(zhuǎn)動塊、一個U型轉(zhuǎn)動塊和一個十字支座，其中上連桿的一端通過球鉸與操作臺連接，其另一端通過第一轉(zhuǎn)動副與下連桿的一端連接，下連桿的另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與U型轉(zhuǎn)動塊的中部連接，U型轉(zhuǎn)動塊的兩端通過第三轉(zhuǎn)動副與十字支座連接，下連桿的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面-平面高副與槽型轉(zhuǎn)動塊連接，槽型轉(zhuǎn)動塊的兩端通過第四轉(zhuǎn)動副與十字支座連接，第四轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線與圓柱面-平面高副的運動副元素平面平行，下連桿下端的第二轉(zhuǎn)動副、U型轉(zhuǎn)動塊兩端的第三轉(zhuǎn)動副和槽型轉(zhuǎn)動塊兩端的第四轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線相交于同一點，十字支座與固定臺固接。本發(fā)明通過第二主力矩電機和第一主力矩電機分別驅(qū)動槽型轉(zhuǎn)動塊和U型轉(zhuǎn)動塊，通過補償力矩電機控制上連桿和下連桿的夾角，實現(xiàn)操作臺上的精確六維力輸出。

所述的并聯(lián)式六維力反饋裝置，三條支鏈關(guān)于固定臺的垂直于其上平面的幾何軸線均布，下連桿下端的第二轉(zhuǎn)動副和U型轉(zhuǎn)動塊兩端的第三轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線互相垂直，槽型轉(zhuǎn)動塊兩端的第四轉(zhuǎn)動副和U型轉(zhuǎn)動塊兩端的第三轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動軸線互相垂直。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為：（1）結(jié)構(gòu)緊湊，工作空間大；（2）主力矩電機安裝在固定臺上，運動慣量小；（3）采用補償力矩電機進行六維力的微量補償，易于實現(xiàn)精確力控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、操作臺 2、球鉸 3、上連桿 4、補償力矩電機 5、第一轉(zhuǎn)動副 6、下連桿 7、第二主力矩電機 8、第一主力矩電機 9、固定臺 10、圓柱面-平面高副 11、第二轉(zhuǎn)動副 12、槽型轉(zhuǎn)動塊 13、第四轉(zhuǎn)動副 14、U型轉(zhuǎn)動塊 15、第三轉(zhuǎn)動副 16、十字支座。

具體實施方式