[发明专利]一种用于B超机器人的六维操控装置

权利要求书

1.一种用于B超机器人的六维操控装置，用于操控B超机器人的六自由度机械臂的运动，其特征在于：包括控制笔和控制箱两大部分，所述控制笔在控制箱的面板上滑动，能够检测并传输笔的姿态信息，所述控制箱能够获取并传输其与控制笔接触点的位置信号和压力信号；

所述控制笔包括含内部打印组件的笔体外壳、激光发射模块、IMU模块、自复位按钮开关；所述笔体外壳能够封装控制笔的内部元器件及线路，所述激光发射模块用于标定控制笔和控制箱的接触位置，所述IMU模块能够获取控制笔的姿态信息，所述自复位按钮开关用于控制机械臂末端在工具坐标系Z轴方向的移动；

所述控制箱分为内箱体和外箱体两部分，内箱体可在外箱体中上下弹性滑动，内箱体中部安装有鱼眼相机，内箱体底部和外箱体底部之间安装有压力传感器；所述压力传感器能检测到控制笔按压在控制箱上的压力并控制控制笔打开激光发射模块；所述鱼眼相机能采集控制笔在控制箱上的位置信息并输出机械臂沿X轴、Y轴的移动信号；所述压力传感器还可以输出机械臂沿Z轴的移动信号；

所述控制箱包括硅胶层、透明亚克力板、鱼眼相机、压缩弹簧、弹簧限位槽、滑轨滑块模组、压力传感器、内箱体和外箱体；

所述内箱体、外箱体均无上盖；

所述鱼眼相机安装在内箱体中部，所述透明亚克力板盖在内箱体上，所述硅胶层平铺在透明亚克力板上；

所述硅胶层、透明亚克力板、鱼眼相机和内箱体构成控制箱内部活动部分，内箱体和外箱体在侧壁上通过所述滑轨滑块模组连接，滑轨固定在外箱体内侧，滑块固定在内箱体外侧，以内箱体为主的活动部分可以沿着滑轨上下滑动；

所述弹簧限位槽固定在外箱体内壁上，所述弹簧放置在弹簧限位槽内，内箱体的外壁上设计有对应于弹簧限位槽的凸缘部分，内箱体下滑时，凸缘部分会压缩弹簧限位槽内的压缩弹簧，从而使内箱体下滑时产生阻尼作用；

所述压力传感器安装在内箱体底部和外箱体底部之间。

2.如权利要求1所述的用于B超机器人的六维操控装置，其特征在于：所述激光发射模块在工作时，会发射红色激光，激光照射在控制箱表面产生一个亮斑，控制箱中的鱼眼相机通过对图像进行处理可以得到相机视野中的亮斑位置信息；移动控制笔，亮斑在控制箱表面的移动信息由鱼眼相机传输到机械臂，控制机械臂水平面内沿X轴和Y轴的移动。

3.如权利要求1所述的用于B超机器人的六维操控装置，其特征在于：所述IMU模块安装在控制笔顶部，用于检测控制笔的姿态角信息，所述姿态角包括绕X轴、绕Y轴和绕Z轴的姿态角，IMU模块检测得到的三轴姿态角信息发送到六自由度机械臂，建立起从控制笔到机械臂末端的姿态映射。

4.如权利要求1所述的用于B超机器人的六维操控装置，其特征在于：所述控制笔的激光发射模块、IMU模块和笔体外壳三者的中心轴线共线；

所述控制笔还包括尼龙万向球和螺丝螺母连接件；所述尼龙万向球用于减小控制笔在控制箱上滑动时的摩擦阻力，所述螺丝螺母连接件用于控制笔各个元器件的连接固定；优选的，所述控制笔设计成贴合手掌的曲面形状。

5.如权利要求3所述的用于B超机器人的六维操控装置，其特征在于：所述IMU模块每次的初始位姿是固定的，可使IMU模块初始化的坐标系和机械臂自身坐标系建立起固定的映射关系。

6.如权利要求1所述的用于B超机器人的六维操控装置，其特征在于：六维操控装置闲置状态时，由于压缩弹簧的阻尼作用，以内箱体为主的活动部分下滑到一定位置即会悬停，控制笔按压在硅胶层上，硅胶层的压力大小会被压力传感器检测到。