[發明專利]一種三維平動力反饋設備

有效

• 申請號: 201610235880.X
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105710865B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 劉冠陽;陳偉;張玉茹;陳逸農;劉沅起
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J9/16
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發明涉及一種三維平動力反饋設備，它是基于改進型delta機構的阻抗控制模式的力反饋設備，屬于機器人技術領域。

背景技術

傳統的力覺交互設備都應用于自由空間下，設備的結構參數可根據性能參數的需要進行設計調整，直至滿足性能需求為止。目前，力反饋設備已廣泛應用于太空、海底等特殊環境下，此時力反饋設備的尺寸參數由于使用場地的限制，則受到空間、質量等結構參數的約束。設計出適應于一定空間尺寸、質量約束并且能使各項性能參數達到最優的力反饋設備成為需要解決的問題。

發明內容

1、目的：本發明的目的在于提供一種三維平動力反饋設備，這種力反饋設備采用改進型delta機構作為機械構型，內部結構緊湊，機構桿長參數最優，在空間尺寸和質量約束的前提下，實現工作空間大、虛擬剛度高，位置分辨率高、反向驅動性能好、各向同性度好等良好的設備性能。

2、技術方案：本發明通過以下技術方案實現。

本發明一種三維平動力反饋設備。該三維平動力反饋設備包括機械系統和控制系統兩大部分。控制系統控制機械系統各個構件的運動。

所述的機械系統由機械本體1和外殼及限位裝置2組成。該力反饋設備的機械本體1安裝于外殼及限位裝置2內部，通過底座301上的安裝孔固連，外殼及限位裝置2實現對機械本體1的保護和限位作用。

所述力反饋設備的機械本體1包含以下幾個功能組件：基座組件3、繩傳動組件4、連桿組件5和動平臺操縱桿組件6。它們相互之間的連接關系是：基座組件3通過螺紋連接安裝于外殼及限位裝置2上，繩傳動組件4安裝于基座組件3的支撐架303上，連桿組件5與繩傳動組件4通過主動桿413相連，三條支鏈的連桿組件5均與動平臺操縱桿組件6相連，形成并聯機構構型。

所述基座組件3包含一個底座301和三個支撐架303。它們之間的連接關系是：三個支撐架303分別通過止口配合和三個定位銷302精確定位于底座301上，底座301與動平臺操縱桿組件6固連。三個支撐架303相對于底座301的中心圓孔呈120°對稱分布，定位精度通過定位銷302保證。底座301為一個六邊形的基座平臺，底座301上有安裝孔和定位孔，支撐架303用來安裝直流電機412和繩傳動組件4，起到支撐作用，是主要的承力結構，因此加工有直流電機412的安裝孔和安裝大繩輪403的軸承孔以及為軸承端蓋410的安裝孔。

所述繩傳動組件4由小繩輪401、鋼絲繩402、大繩輪403、主動桿413、預緊螺紋軸404、碟簧406和預緊螺母405構成。繩傳動組件4是機械系統中很重要的一個部分，傳遞直流電機412輸出的動力和運動的關鍵組件。它們之間的連接關系是：大繩輪403與小繩輪401通過鋼絲繩402連接，主動桿413、預緊螺紋軸404、碟簧406和預緊螺母405均安裝于大繩輪403上。小繩輪401上有兩個頂絲孔417、兩個穿繩孔416和若干圈繩槽418，小繩輪401固連到直流電機412輸出軸上。小繩輪401的繩槽418呈半圓形，繩槽418呈螺旋狀分布，一條鋼絲繩402的兩端從兩個穿繩孔416穿出并在繩槽418內雙向纏繞后交叉，再纏繞到大繩輪403上，形成“8”字纏繞的形式。大繩輪403與其轉軸采用一體化結構，只有一個較寬的凹槽結構，可布下兩根鋼絲繩402且互不干涉，大繩輪403的軸從它的中心伸出。鋼絲繩402是購買的成品，較為柔順，它的兩端則帶著一定的初始預緊力分別被系在兩個預緊螺紋軸404軸端上，與兩個螺紋軸404固連在一起。安裝的初始預緊力往往達不到精密傳動的要求，還需要調節預緊螺母405壓縮多組碟簧406產生所需的預緊力。