[發明專利]一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構

有效

• 申請號: 201810974973.3
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109079757B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 呂鑫;張洪冬;李冠呈;李候;劉昊
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J3/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 馬東偉;龐許倩

本發明涉及一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構，屬于遙操作主手技術領域，解決了現有遙操作主手的輸出力小、大慣量、剛度低、結構及加工裝配工藝復雜的問題。該三自由度并聯機構，包括基座和三條驅動支鏈，基座中心設置軸座槽，軸座槽內轉動連接有軸座；還包括被動約束支鏈，被動約束支鏈包括被動約束連桿，被動約束連桿能夠穿過軸座并沿被動約束連桿的軸線移動；驅動支鏈包括第一驅動連桿和第二驅動連桿，兩根驅動連桿通過連桿球副連接；第一驅動連桿通過驅動轉動軸安裝在基座的外周，第二驅動連桿通過連接件球副與被動約束連桿連接。本發明的三自由度并聯機構，能夠廣泛用于三維造型、觸覺仿真、遙操作、虛擬現實等技術領域。

技術領域

本發明涉及遙操作主手技術領域，尤其涉及一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構。

背景技術

力反饋主手是主從遙操作機器人系統的關鍵設備，它是從端機械手進行實時運動控制的輸入設備，當主手將從手與未知環境之間的相互作用力提供給操作者，主手則成為一種力覺感知/接口設備。力反饋是指在人機交互過程中，計算機對用戶的輸入做出響應，并通過力反饋設備作用于用戶的過程。目前，力反饋遙操作主手設備已廣泛應用于三維造型、觸覺仿真、遙操作、虛擬現實、醫學手術等技術領域。

目前，商用力反饋設備通常采用串聯機構或并聯機構，然而采用串聯機構力反饋設備具有輸出力小、剛度小、位姿分辨率低等缺陷；力反饋設備采用最多的并聯機構是Delta機構，Delta并聯機構最早是由clavel在1985年提出一種可實現純平面運動的并聯機器人，并且在運動支鏈中采用平行四邊形機構約束動平臺的轉動自由度，Clavel在1988年提出了分支中含有球面四桿機構的Delta并聯機器人，被視為三自由度移動并聯機構的一個里程碑，該機構包含12個球副，9個轉動副和17個構件，非常適于完成小質量物體的拿放操作，然而現有Delta三自由度并聯機構多采用三組平行四邊形桿件作為支鏈，此結構的三自由度并聯機構的連桿數目多、結構復雜、加工和裝配復雜，還存在慣量相對較大、機械剛度低的問題。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構，用以解決現有遙操作主手的并聯機構輸出力小、慣量大、剛度低、結構及加工裝配工藝復雜的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構，包括基座和三條驅動支鏈，所述基座中心設置軸座槽，所述軸座槽內轉動連接有軸座；

還包括被動約束支鏈，所述被動約束支鏈包括被動約束連桿，所述被動約束連桿能夠穿過所述軸座并沿所述被動約束連桿的軸線移動；

所述驅動支鏈包括第一驅動連桿和第二驅動連桿，所述第一驅動連桿和第二驅動連桿通過連桿球副連接；

所述第一驅動連桿通過驅動轉動軸安裝在基座的外周，所述第二驅動連桿通過連接件球副與被動約束連桿連接。

進一步地，所述軸座包括第一軸座和第二軸座，所述第一軸座通過第一軸座轉動軸與軸座槽連接，所述第一軸座和第二軸座通過第二軸座轉動軸連接。

進一步地，所述被動約束連桿通過移動副與第二軸座轉動軸連接。

進一步地，所述第一軸座轉動軸與第二軸座轉動軸垂直設置，所述移動副與第二軸座轉動軸垂直設置。

進一步地，所述基座為等邊三角形結構或者圓形結構。

進一步地，所述被動約束連桿固定設置有連接件，所述連接件垂直于所述軸線的截面為圓形、正三角形或正六邊形。

進一步地，所述連接件球副為三個且均勻分布在所述連接件的外周；

所述驅動轉動軸為三個且均勻分布在所述基座的外周。

進一步地，所述第二驅動連桿的長度大于所述第一驅動連桿的長度。