[发明专利]一种用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟仪器，更特别地说，是指一种用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度生成装置。

背景技术

三自由度力觉交互设备进行力反馈时，在交互设备和显示的图形设备之间有一个虚拟三自由度弹簧连接，为排除在用客观测量方法评价力觉交互算法的过程中力觉交互设备刚度影响，本发明设计了一种用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度生成装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度生成装置，该装置通过弹簧来模拟力觉交互设备操作时的接触刚度，探查真实物体表面过程中实时的采集探头末端的三维力和图形工具位置、图形工具位姿。本发明装置代替了力交互过程中力觉设备的小刚度。

本发明是一种用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度的生成装置，该生成装置包括有X轴平移组件1、Y轴平移组件2、Z轴平移转动组件3、支撑组件4和六维力传感器5五部分。X轴平移组件1、Y轴平移组件2和Z轴平移转动组件3通过支撑组件4连接形成三自由度机构，六维力传感器5安装在支撑组件4的下方。在本发明中，XYZ三轴上的零部件采用相同结构设计。

本发明接触刚度生成装置的优点在于：

①X轴平移组件与Y轴平移组件的组合能够实现平面二维弹簧刚度生成。

②X轴平移组件、Y轴平移组件与Z轴平移转动组件的组合能够实现空间三维弹簧刚度生成。

③支撑组件一方面用于组合X轴平移组件、Y轴平移组件与Z轴平移转动组件；另一方面当末端受力时，能够将所承的力传递给XYZ三轴上。

④钢丝绳、配重块、滑块(即直线轴承座)和弹簧组合实现了弹簧变形量只与外力相关。

⑤采用本发明接触刚度生成装置来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度。本装置是将三根相同刚度弹簧分别与基架的X，Y，Z轴同轴放置，并只能沿相应坐标轴受力和变形。通过一个第一连接件与XZY三轴上的弹簧间接相连，实现XYZ三轴上的直线轴承座的空间三自由度运动。

⑥在本发明接触刚度生成装置空载时，但受到重力F作用时，通过重力补偿保证三根弹簧保持不变形，不受力。

附图说明

图1是本发明用来模拟力觉交互设备操作过程的接触刚度生成装置的结构图。

图2是本发明支撑组件的结构图。

图2A是本发明支撑组件中第一连接件的结构图。

图2B是本发明支撑组件中第二连接件的结构图。

图3是本发明X轴平移组件的结构图。

图3A是本发明X轴平移组件中X轴直线轴承座的结构图。

图3B是本发明X轴平移组件的分解图。

图4是本发明Y轴平移组件的结构图。

图4A是本发明Y轴平移组件中Y轴直线轴承座的结构图。

图4B是本发明Y轴平移组件的分解图。

图5是本发明Z轴平移转动组件的结构图。

图5A是本发明Z轴平移转动组件的分解图。

1.X轴平移组件    11.XA支撑轴   11A.XA轴座    11B.XB轴座     11C.X轴弹簧

12.XB支撑轴      12A.XC轴座    12B.XD轴座    13.XC支撑轴    13A.XE轴座

13B.XF轴座       13C.X轴配重块 13D.XD通孔    14.X轴支架     141.A侧板

142.B侧板        15.X轴直线轴承座            151.XA通孔     152.XB通孔

153.XC通孔       154.XA凸块    155.XB凸块    156.XC凸块     157.轴承顶孔

101.XA直线轴承                 102.XB直线轴承               103.XC直线轴承

104.XD直线轴承                 105.XE直线轴承               106.XF直线轴承

121.第一段钢丝绳               121A.XA钢丝绳通孔

121B.XB钢丝绳通孔              121C.XC钢丝绳通孔

121D.XD钢丝绳通孔              121E.XE钢丝绳通孔

121F.XF钢丝绳通孔              122.第二段钢丝绳