[发明专利]一种关节式力反馈遥操作主手

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种机械臂主从遥操作主手，尤其是轻小型关节式力反馈遥操作主手，属于工业机器人遥操作技术领域。

背景技术

随着工业技术的迅速发展，工业机器人在装配、焊接、搬运等行业得到广泛应用，并且实现了自动控制，无需人员的参与。但在核辐射、水下以及高压带电等非结构环境、多样化任务作业中，仍很难实现机器人的自动作业，仍需要人员参与控制，主从遥操作是最常用的操纵方法。

主从机器人遥操作系统可在非确定环境下进行复杂的操纵作业临场感技术为人-机器人间和机器人-环境间创建了一种和谐的多维信息交互环境，在较高级的主从系统中广泛采用力觉临场感技术, 使操作者对所操纵作业的过程具有真实的力觉感受。

中国专利文献103170961A公开了一种“模块化主从操作机械臂控制主手”，该主手结构尺寸和质量较大，只能固定使用，且在操作时不能向操作者提供力觉反馈。

目前，具有力觉反馈的遥操作主手均存在结构尺寸和质量较大，只能固定使用的问题，在作业时操作者的视角固定，甚至存在盲点，须依靠多视角的图像显示系统进行操作。另外，现有遥操作主手一般没有多余的控制开关，对从端机械臂末端附加的可控工具需另外添加控制装置。

发明内容

针对以上问题，本发明设计了一种轻小型、关节式力反馈遥操作主手，可固定使用，也可由操作者随身携带进行移动式操作，本发明的手柄中安装了一个翘板电位计、一个扳机电位计和三个按钮开关，可用于对从端机械臂末端附加的可控工具进行控制。

本发明采用以下技术方案：

一种关节式力反馈遥操作主手，包括6个依次连接的连杆部件Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和一个与连杆部件Ⅵ连接的手柄Ⅶ，且各个连杆部件之间以及连杆部件Ⅵ与手柄Ⅶ之间的连接处均通过旋转关节连接，在每个旋转关节上均安装有电位计，其中各个连杆部件连接处的关节上安装有电机和减速机；所述的减速机输入端与电机轴直接相连，输出端的角位移通过一对齿轮传动由与其对应的电位计测量；在所述的手柄上安装有用于控制从端机械臂末端附加作业工具的翘板电位计、直线位移电位计和按钮开关。

所述的连杆部件Ⅰ包括壳体Ⅰ和设置于壳体内的电机Ⅰ、电机法兰Ⅰ、减速机Ⅰ、电位计Ⅰ、从动齿轮Ⅰ、主动齿轮Ⅰ、支架Ⅰ、轴承套Ⅰ、销子Ⅰ、轴承Ⅰ和输出法兰Ⅰ，所述的电机Ⅰ通过电机法兰Ⅰ连接在减速机Ⅰ上，所述的主动齿轮Ⅰ安装在减速机Ⅰ的输出法兰上，所述的从动齿轮I安装在电位计I的轴上并与主动齿轮啮合，所述的轴承套Ⅰ的外表面与轴承Ⅰ的内孔配合并通过销子Ⅰ与主动齿轮Ⅰ进行周向定位，所述的输出法兰Ⅰ的外表面与轴承Ⅰ的内孔配合并通过螺钉与轴承套Ⅰ进行连接，轴承套Ⅰ和输出法兰Ⅰ通过轴承Ⅰ的内圈进行轴向定位，输出法兰Ⅰ外端面上加工有螺纹孔用来与连杆部件Ⅱ进行连接。

所述的连杆部件Ⅰ安装在底座上；

所述的减速机Ⅰ安装在支架Ⅰ上，所述的支架Ⅰ通过轴承Ⅰ的外圈进行定位并固定在壳体Ⅰ内部。

所述的连杆部件Ⅱ包括壳体Ⅱ和设置在壳体Ⅱ内的电机Ⅱ、减速机Ⅱ、电位计Ⅱ、主动齿轮Ⅱ、从动齿轮Ⅱ、电机法兰Ⅱ，所述的壳体Ⅱ连接在连杆部件Ⅰ中的输出法兰Ⅰ上，所述的电机Ⅱ通过电机法兰Ⅱ连接在减速机Ⅱ上，所述的减速机Ⅱ和电位计Ⅱ均安装在壳体Ⅱ内，所述的主动齿轮Ⅱ安装在减速机Ⅱ的输出法兰上，所述的从动齿轮Ⅱ安装在电位计Ⅱ的轴上并与主动齿轮Ⅱ啮合。

所述的壳体Ⅱ的两端安装有前盖Ⅱ和后盖Ⅱ，在所述的主动齿轮Ⅱ的端面上加工有内螺纹用来与连杆部件Ⅲ进行连接。

所述的连杆部件Ⅲ包括连接板Ⅲ、壳体Ⅲ和设置在壳体Ⅲ内的电机Ⅲ、减速机Ⅲ、电位计Ⅲ、主动齿轮Ⅲ、从动齿轮Ⅲ、电机法兰Ⅲ，所述的连接板Ⅲ通过螺钉连接在连杆部件Ⅱ中的主动齿轮Ⅱ上，所述的壳体Ⅲ的一端通过螺钉连接在连接板Ⅲ上，所述的电机Ⅲ通过电机法兰Ⅲ连接在减速机Ⅲ上，所述的减速机Ⅲ和电位计Ⅲ均安装在壳体Ⅲ内，所述的主动齿轮Ⅲ安装在减速机Ⅲ的输出法兰上，所述的从动齿轮Ⅲ安装在电位计Ⅲ的轴上并与主动齿轮Ⅲ啮合，

所述的壳体Ⅲ的两端安装有前盖Ⅲ和后盖Ⅲ，在所述的主动齿轮Ⅲ的端面上加工有内螺纹用来与连杆部件Ⅳ进行连接。