[發明專利]一種張拉整體結構力反饋裝置

有效

• 申請號: 202010744479.5
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112025740B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 周國杰;王攀峰;劉世博;趙學滿;馬帥
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J13/02
• 分類號: B25J13/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，包括機架（1）、三組結構相同的驅動繞線模組、隨動轉向模組和操作模組；

所述驅動繞線模組包括電機支架（2）、驅動電機（4）、繞線輪（3）和轉軸（9），所述驅動電機（4）與所述繞線輪（3）安裝于所述電機支架（2）上，所述繞線輪（3）與所述電機支架（2）轉動連接，所述驅動電機（4）通過傳動機構帶動所述繞線輪（3），每組驅動繞線模組中的所述轉軸（9）通過軸承轉動安裝于所述機架（1）上，三組驅動繞線模組中的所述轉軸（9）位于同一平面，周向均勻布置、且軸線相交于一點；

所述隨動轉向模組包括一個軸套筒（10）、一個主萬向節（8）和兩個副萬向節（7），所述主萬向節（8）和兩個副萬向節（7）均分別通過一對圓柱銷或一對轉軸與所述軸套筒（10）轉動連接，兩個副萬向節（7）在與所述軸套筒（10）的連接處開有橫槽（15）；所述主萬向節（8）與驅動繞線模組中的一個轉軸（9）固接，兩個副萬向節（7）分別與驅動繞線模組中的另兩個轉軸（9）固接；

所述操作模組包括花鍵軸套（11）、花鍵軸（12）、操作手柄（14）、操作手柄后平臺（5）和三組拉伸結構；所述花鍵軸套（11）與所述隨動轉向模組中的所述軸套筒（10）固定安裝，所述花鍵軸（12）與所述花鍵軸套（11）滑動安裝，所述操作手柄后平臺（5）和所述操作手柄（14）分別固接于所述花鍵軸（12）的兩端；每組拉伸結構包括一條繩索（13），所述繩索（13）的一端連接有一個彈簧（6），三組拉伸結構中的每條繩索（13）分別纏繞于三組驅動繞線模組中的繞線輪（3）上，所述拉伸結構的兩端分別與所述操作手柄（14）和所述操作手柄后平臺（5）連接。

2.根據權利要求1所述的張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，當操作者移動操作手柄（14）時，控制三個驅動電機（4）的輸出力矩，通過所述彈簧（6）及繩索（13）的作用，將驅動電機（4）的驅動力傳遞至操作手柄（14），從而實現力反饋。

3.根據權利要求1所述的張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，三組驅動繞線模組中的驅動電機（4）均安裝有編碼器和位置檢測裝置，當操作者移動操作手柄（14）時，所述位置檢測裝置檢測驅動電機（4）的旋轉角度，計算出操作手柄（14）中心的空間位置，從而實現位姿監測。

4.根據權利要求1所述的張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，所述隨動轉向模組中，在所述軸套筒（10）的周向均勻布置有六個貫穿所述軸套筒（10）筒壁的圓柱銷或轉軸，相對的兩個圓柱銷或轉軸構成一對，其中的一對與所述主萬向節（8）轉動連接，其余的兩對分別與兩個副萬向節（7）連接，與所述副萬向節（7）連接的所述圓柱銷或轉軸在所述橫槽（15）內轉動及滑動，從而實現包括一個主萬向節（8）和兩個副萬向節（7）的三個萬向節間夾角的變化。

5.根據權利要求1所述的張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，每組拉伸結構中的所述繩索（13）的另一端與所述操作手柄（14）固定連接，所述彈簧（6）的另一端與操作手柄后平臺（5）連接。

6.根據權利要求1所述的張拉整體結構力反饋裝置，其特征在于，每組拉伸結構中的所述繩索（13）的另一端與所述操作手柄后平臺（5）固定連接，所述彈簧（6）的另一端與操作手柄（14）連接。