一种三维平动力反馈设备制造技术

一种三维平动力反馈设备，包括机械系统和控制系统两大部分，机械系统由机械本体和外壳及限位装置组成；该力反馈设备的机械本体安装于外壳及限位装置内部，通过底座上的安装孔固连，外壳及限位装置实现对机械本体的保护和限位作用；该反馈设备的机械本体包含基座组件、绳传动组件、连杆组件和动平台操纵杆组件；该外壳及限位装置包括外壳、限位框、限位杆；控制系统是由上位机、控制卡、驱动器三个部分组成；本发明专利技术内部结构紧凑，传动平稳无回差，具有较大的连续输出力和较高的位置精度，实现较高的结构强度和虚拟刚度，位置分辨率高，反向驱动性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维平动力反馈设备，它是基于改进型delta机构的阻抗控制模式的力反馈设备，属于机器人

技术介绍
传统的力觉交互设备都应用于自由空间下，设备的结构参数可根据性能参数的需要进行设计调整，直至满足性能需求为止。目前，力反馈设备已广泛应用于太空、海底等特殊环境下，此时力反馈设备的尺寸参数由于使用场地的限制，则受到空间、质量等结构参数的约束。设计出适应于一定空间尺寸、质量约束并且能使各项性能参数达到最优的力反馈设备成为需要解决的问题。
技术实现思路
1、目的：本专利技术的目的在于提供一种三维平动力反馈设备，这种力反馈设备采用改进型delta机构作为机械构型，内部结构紧凑，机构杆长参数最优，在空间尺寸和质量约束的前提下，实现工作空间大、虚拟刚度高，位置分辨率高、反向驱动性能好、各向同性度好等良好的设备性能。2、技术方案：本专利技术通过以下技术方案实现。本专利技术一种三维平动力反馈设备。该三维平动力反馈设备包括机械系统和控制系统两大部分。控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维平动力反馈设备，其特征在于：该三维平动力反馈设备包括机械系统和控制系统两大部分，控制系统控制机械系统各个构件的运动；所述的机械系统由机械本体(1)和外壳及限位装置(2)组成；该力反馈设备的机械本体(1)安装于外壳及限位装置(2)内部，通过底座(301)上的安装孔固连，外壳及限位装置(2)实现对机械本体(1)的保护和限位作用；所述力反馈设备的机械本体(1)包含以下几个组件：基座组件(3)、绳传动组件(4)、连杆组件(5)和动平台操纵杆组件(6)；它们相互之间的连接关系是：该基座组件(3)通过螺纹连接安装于外壳及限位装置(2)上，绳传动组件(4)安装于基座组件(3)的支撑架(303)上，连...

【技术特征摘要】
1.一种三维平动力反馈设备，其特征在于：该三维平动力反馈设备包括机械系统和
控制系统两大部分，控制系统控制机械系统各个构件的运动；
所述的机械系统由机械本体(1)和外壳及限位装置(2)组成；该力反馈设备的机械
本体(1)安装于外壳及限位装置(2)内部，通过底座(301)上的安装孔固连，外壳及限
位装置(2)实现对机械本体(1)的保护和限位作用；
所述力反馈设备的机械本体(1)包含以下几个组件：基座组件(3)、绳传动组件
(4)、连杆组件(5)和动平台操纵杆组件(6)；它们相互之间的连接关系是：该基座组
件(3)通过螺纹连接安装于外壳及限位装置(2)上，绳传动组件(4)安装于基座组件(3)
的支撑架(303)上，连杆组件(5)与绳传动组件(4)通过主动杆(413)相连，三条支链的
连杆组件(5)均与动平台操纵杆组件(6)相连，形成并联机构构型；
所述基座组件(3)包含一个底座(301)和三个支撑架(303)；它们之间的连接关系
是：三个支撑架(303)分别通过止口配合和三个定位销(302)精确定位于底座(301)上，
该底座(301)与动平台操纵杆组件(6)固连；三个支撑架(303)相对于底座(301)的中心
圆孔呈120°对称分布，定位精度通过定位销(302)保证；底座(301)为一个六边形的
基座平台，底座(301)上有安装孔和定位孔，支撑架(303)用来安装直流电机(412)和
绳传动组件(4)，起到支撑作用，是主要的承力结构，因此加工有直流电机(412)的安
装孔和安装大绳轮(403)的轴承孔以及为轴承端盖(410)的安装孔；
所述绳传动组件(4)由小绳轮(401)、钢丝绳(402)、大绳轮(403)、主动杆(413)、
预紧螺纹轴(404)、碟簧(406)和预紧螺母(405)构成；该绳传动组件(4)是机械系统中
很重要的一个部分，传递直流电机(412)输出的动力和运动的关键组件；它们之间的
连接关系是：该大绳轮(403)与小绳轮(401)通过钢丝绳(402)连接，该主动杆(413)、
预紧螺纹轴(404)、碟簧(406)和预紧螺母(405)均安装于大绳轮(403)上；该小绳轮
(401)上有两个顶丝孔(417)、两个穿绳孔(416)和若干圈绳槽(418)，该小绳轮(401)
固连到直流电机(412)输出轴上；该小绳轮(401)的绳槽(418)呈半圆形，绳槽(418)
呈螺旋状分布，一条钢丝绳(402)的两端从两个穿绳孔(416)穿出并在绳槽(418)内双
向缠绕后交叉，再缠绕到大绳轮(403)上，形成“8”字缠绕的形式；该大绳轮(403)

\t与其转轴采用一体化结构，只有一个较宽的凹槽结构，能布下两根钢丝绳(402)且互
不干涉，该大绳轮(403)的轴从它的中心伸出；该钢丝绳(402)是选购的成品，柔顺，
它的两端则带着初始预紧力分别被系在两个预紧螺纹轴(404)轴端上，与两个螺纹轴
(404)固连在一起；安装的初始预紧力往往达不到精密传动的要求，还需要调节预紧
螺母(405)压缩多组碟簧(406)产生所需的预紧力；
所述绳传动组件(4)安装于支撑架(303)上，通过合理的轴系结构实现支撑和连
接；该支撑架(303)轴承孔内安装两个一号深沟球轴承(407)，大绳轮(403)的轴与一
号深沟球轴承(407)的内圈配合，一号深沟球轴承(407)的内圈轴向一端采用轴肩结
构定位，另一端采用轴向间隙调节螺母(408)固定；一号深沟球轴承(407)的外圈定位
一端靠支撑架(303)上的凸台定位，另一端采用轴承端盖(410)实现定位；轴承端盖
(410)安装于支撑架(303)上，并预留有安装轴端编码器(409)的机械接口，轴端编码
器(409)与大绳轮(403)的轴端相连，能直接测得大绳轮(403)的转角信息；直流电机
(412)则直接安装于支撑架(303)上，直流电机(412)尾部安装电机端编码器(411)；该

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠阳，陈伟，张玉茹，陈逸农，刘沅起，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11