一种6自由度控制手柄制造技术

本发明专利技术公开了一种6自由度控制手柄，包括基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节、手爪和传感器；所述基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节依次两两之间通过旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动；所述传感器内嵌在上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号；所述手腕关节和手爪之间通过旋转轴连接，可以做360°连续旋转，旋转轴上设置有传感器，用于获得二者之间相对旋转的角度信号。该手柄具有多关节、多自由度、多功能，且操纵灵活，可靠性高，美观大方，简单操作即可获得复杂的控制信号，尤其适合于工业机械臂和水下机械臂的主从控制操作。

A control handle of 6 degrees of freedom

The invention discloses a 6 degree of freedom control handle, which comprises a base, a shoulder joint, a large arm joint, a small arm joint, an elbow joint, a wrist joint, a hand and a sensor. The base, the shoulder joint, the large arm joints, the small arm joints, the elbow joints and the wrist joints are connected by the rotation axis in turn, and they are 22. Between the axis of rotation and the angle signal of the swing movement, the wrist joint and the hand are connected through a rotating shaft, which can be rotated continuously in 360 degrees, and a sensor is set on the axis of rotation to obtain an angle letter relative to the rotation between the two. Number. The handle has multiple joints, multiple degrees of freedom, multi-function, flexible manipulation, high reliability and beautiful appearance. It can obtain complex control signals with simple operation. It is especially suitable for the master and slave control operation of industrial arm and underwater manipulator.

【技术实现步骤摘要】
一种6自由度控制手柄
本专利技术属于自动控制
，涉及到机器人技术，具体涉及一种6自由度控制手柄。
技术介绍
工业机械手臂为了实现空间上的定位和定姿，一般都具有6个及以上自由度，对于大于6个自由度的机械手臂具有多个冗余度，在控制上过于复杂，除非在极特殊的场合才会采用，因而大多数的工业机械手臂为6个自由度。工业机械手臂在用于非结构化环境，尤其是水下机械臂作业时，主从控制的方式是比较常用的，这个时候就需要使用外部设备发送控制指令给机械臂，使用控制手柄是一种比较常用的方式。传统的6自由度机械臂的控制手柄有采用简单的开关按钮的控制方式，这种开关按钮控制方式的控制手柄通常不能用于精密控制要求的机械手臂，因而使用场合受到很大限制；还有就是使用更为复杂的控制手柄，甚至是需要两个手操作才能控制好6自由度机械臂的手柄，这些手柄过于复杂，严重影响了机械手臂的操作，也增加了操作人员的作业负担。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种6自由度控制手柄，该手柄具有多关节、多自由度、多功能，且操纵灵活，可靠性高，美观大方。为此，本专利技术采用了以下技术方案：一种6自由度控制手柄，包括基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节、手爪和传感器；所述基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节依次两两之间通过旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动；所述传感器内嵌在上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号；所述手腕关节和手爪之间通过旋转轴连接，可以做360°连续旋转，旋转轴上设置有传感器，用于获得二者之间相对旋转的角度信号。进一步地，所述基座带有轴伸，该轴伸和肩关节内衬套上的孔配合，相互转动；肩关节内套有肩关节内衬套，并和肩关节传感器端盖一起用紧定螺钉固定到肩关节上；基座轴向内部安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与肩关节传感器端盖上的凸起部分相互配合；在肩关节内衬套和基座轴之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着肩关节内衬套，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与基座轴上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与基座轴上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。进一步地，所述大臂关节包括第一大臂关节和第二大臂关节两部分，第一大臂关节的一侧设有凸起的轴，该凸起轴与第二大臂关节相配合，在径向采用紧定螺钉固定。进一步地，所述肩关节一端带有垂向的轴伸，该轴伸和第一大臂关节上的孔配合，相互转动；肩关节的轴伸的内孔上安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与传感器止定端盖上的凸起部分相互配合，而传感器端盖通过紧定螺钉固定到第一大臂关节上，传感器后端的孔上还安装有传感器端盖；在肩关节的轴和第一大臂关节的孔之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着第一大臂关节的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与肩关节的轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与肩关节的轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。进一步地，所述第二大臂关节一端带有垂向的轴伸，该轴伸和小臂关节上的孔配合，相互转动；第二大臂关节的轴伸的内孔上安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与传感器止定端盖上的凸起部分相互配合，而传感器止定端盖通过紧定螺钉固定到小臂关节上，传感器后端的孔上还安装有传感器端盖；在第二大臂关节的轴和小臂关节的孔之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着小臂关节的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与第二大臂关节轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与第二大臂关节轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。进一步地，所述小臂关节一侧的内孔上沿轴向分别安装了传感器、带有轴伸的小臂关节连接块、肘关节连接块、轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母、肘关节传感器端盖和肘关节；小臂关节连接块的一侧用紧定螺钉固定在小臂关节的内孔里，小臂关节连接块的轴伸与肘关节连接块上的内孔配合，相互转动；轴承垫片一面紧贴着肘关节连接块的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与小臂关节连接块的轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与小臂关节连接块的轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。进一步地，所述肘关节传感器端盖和肘关节连接块的另外一侧内孔配合一起安装在肘关节的内孔上，并用周向的紧定螺钉固定；传感器安装在小臂关节连接块内孔上，该传感器伸出轴的内凹槽与肘关节关节传感器端盖上的凸起部分相互配合；所述肘关节另外一端带有垂向的轴伸，该轴伸和手腕关节上的孔配合，相互转动；肘关节的轴伸的内孔上安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与传感器止定端盖上的凸起部分相互配合，而传感器止定端盖通过紧定螺钉固定到手腕关节上，传感器后端的孔上还安装有传感器端盖；在肘关节的轴和小臂关节的孔之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着小臂关节的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与肘关节的轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与肘关节轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。进一步地，所述手腕关节沿轴向带有轴伸，轴向上分别安装了导电滑环、手腕旋转传感器固定盖、传感器、手爪、总锁定按钮、手爪开合按钮固定环、手爪开合按钮；所述导电滑环和手腕关节的轴伸的外径配合，一侧端面紧贴着手腕关节的内孔底部；手腕关节轴伸的内孔和传感器的伸出轴配合，沿径向有一个固定螺钉将手腕关节的伸出轴和传感器伸出轴固定；传感器固定到手腕旋转传感器固定盖的内孔上，它们沿轴向用紧定螺钉固定到手爪上，手爪的另外侧的轴端上安装了总锁定按钮；手爪开合按钮固定环内孔和手爪外圆配合，它们沿径向上用紧定螺钉固定；手爪开合按钮沿圆周均布于手爪开合按钮固定环上，并用紧定螺钉固定于手爪开合按钮固定环上。进一步地，所述手腕关节和手爪之间内置有导电滑环，可以使手腕关节和手爪相互之间做360°连续旋转运动；所述导电滑环用于传递手爪开合控制按钮和总锁定按钮的控制信号，同时不受手腕关节和手爪连续旋转的限制。优选地，所述基座、肩关节、第一大臂关节和第二大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节和手爪的内部均为中空结构，内部设有导线槽，用于布放内部的导线；所述基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节和手腕关节均使用轻质材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)可以实现复杂的手柄信号传递，具有6个自由度和多个开关按钮信号。(2)结构紧凑、操作方便、灵活。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种6自由度控制手柄，包括基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节、手爪和传感器，其特征在于：所述基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节依次两两之间通过旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动；所述传感器内嵌在上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号；所述手腕关节和手爪之间通过旋转轴连接，可以做360°连续旋转，旋转轴上设置有传感器，用于获得二者之间相对旋转的角度信号。

【技术特征摘要】
1.一种6自由度控制手柄，包括基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节、手爪和传感器，其特征在于：所述基座、肩关节、大臂关节、小臂关节、肘关节、手腕关节依次两两之间通过旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动；所述传感器内嵌在上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号；所述手腕关节和手爪之间通过旋转轴连接，可以做360°连续旋转，旋转轴上设置有传感器，用于获得二者之间相对旋转的角度信号。2.根据权利要求1所述的一种6自由度控制手柄，其特征在于：所述基座带有轴伸，该轴伸和肩关节内衬套上的孔配合，相互转动；肩关节内套有肩关节内衬套，并和肩关节传感器端盖一起用紧定螺钉固定到肩关节上；基座轴向内部安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与肩关节传感器端盖上的凸起部分相互配合；在肩关节内衬套和基座轴之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着肩关节内衬套，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与基座轴上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与基座轴上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。3.根据权利要求2所述的一种6自由度控制手柄，其特征在于：所述大臂关节包括第一大臂关节和第二大臂关节两部分，第一大臂关节的一侧设有凸起的轴，该凸起轴与第二大臂关节相配合，在径向采用紧定螺钉固定。4.根据权利要求3所述的一种6自由度控制手柄，其特征在于：所述肩关节一端带有垂向的轴伸，该轴伸和第一大臂关节上的孔配合，相互转动；肩关节的轴伸的内孔上安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与传感器止定端盖上的凸起部分相互配合，而传感器端盖通过紧定螺钉固定到第一大臂关节上，传感器后端的孔上还安装有传感器端盖；在肩关节的轴和第一大臂关节的孔之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着第一大臂关节的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与肩关节的轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与肩关节的轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。5.根据权利要求3所述的一种6自由度控制手柄，其特征在于：所述第二大臂关节一端带有垂向的轴伸，该轴伸和小臂关节上的孔配合，相互转动；第二大臂关节的轴伸的内孔上安装有传感器，该传感器伸出轴的内凹槽与传感器止定端盖上的凸起部分相互配合，而传感器止定端盖通过紧定螺钉固定到小臂关节上，传感器后端的孔上还安装有传感器端盖；在第二大臂关节的轴和小臂关节的孔之间沿轴向分别还安装有轴承垫片、轴承、预紧弹簧、预紧弹簧预紧螺母、锁紧螺母，轴承垫片一面紧贴着小臂关节的内侧，另外一侧和轴承一侧接触；轴承的另外一侧与预紧弹簧一侧接触，预紧弹簧的另外一侧和预紧弹簧预紧螺母接触，预紧弹簧预紧螺母上的螺纹与第二大臂关节轴伸上的螺纹配合，预紧弹簧预紧螺母的上侧紧贴着锁紧螺母，锁紧螺母的螺纹也与第二大臂关节轴伸上的螺纹配合，用于实现弹簧预紧。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗高生，王芳，罗瑞龙，王彪，郭威，马振玲，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：上海,31