[發明專利]一種救援機器人的七自由度力反饋手柄及操作方法

在審

• 申請號: 201810443638.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108340388A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 萬熠;梁西昌;陳濤;侯嘉瑞;孫堯;黃鑫;王繼來
• 申請（專利權）人: 山東大學深圳研究院
• 主分類號: B25J13/02
• 分類號: B25J13/02;B25J9/14;B25J19/00;B25J11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，包括操作手柄本體，所述操作手柄本體的內部安裝力反饋裝置，力反饋裝置將力矩實時傳遞至操作手柄本體；當機械臂末端負載超出額定值時，力反饋裝置自鎖；

所述力反饋裝置包括x方向、y方向和z方向的齒輪驅動機構，所述齒輪驅動機構分別連接電位器，通過電位器將信號發送至控制系統。

2.根據權利要求1所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述操作手柄本體上部安裝兩個小手柄，所述小手柄具有x方向移動和y方向移動兩個自由度；每個自由度的運動均可通過傳動裝置轉換為旋轉運動，并通過電位器檢測旋轉角度。

3.根據權利要求1所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述齒輪驅動機構包括力矩電機、傳動齒輪組和傳動軸，所述力矩電機通過傳動齒輪組連接傳動軸，所述傳動軸連接電位器。

4.根據權利要求3所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述力矩電機為直流力矩電機。

5.根據權利要求1所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述操作手柄本體后部設有使能開關。

6.根據權利要求1所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述機械臂的末端安裝三維力傳感器，三維力傳感器將力信號轉換成電信號傳至控制系統。

7.根據權利要求1所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄，其特征在于，所述齒輪驅動機構均與操作手柄本體內部傳動機構相連。

8.根據權利要求1-7任一所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄的操作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)機械臂抓取重物后，操作人員旋轉操作手柄本體沿某一方向移動，通過電位器將所述方向的移動轉換為電信號發送給控制系統；

步驟(2)控制系統接收到信號后，將機械臂末端執行器在所述方向的運動轉變為各個關節空間的運動，并通過液壓驅動裝置控制液壓缸運動；

步驟(3)三維力傳感器檢測到末端執行器的重物，將力信號轉換為電信號傳遞給控制系統，控制系統控制力矩電機，經傳動齒輪組和傳動軸將力矩傳遞至操作手柄本體，此時操作人員感受到力反饋；當機械臂末端超載或碰到障礙物時力反饋大，限制操作手柄本體的操作。

9.根據權利要求8所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄的操作方法，其特征在于，所述方向為x方向、y方向或z方向。

10.根據權利要求8所述的一種救援機器人的七自由度力反饋手柄的操作方法，其特征在于，機械臂上安裝位置傳感器，位置傳感器實時檢測各個臂的運動情況并反饋至控制系統，構成閉環控制。