一种低重心多功能主手装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种低重心多功能主手装置，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，底座与支撑杆一端传动连接，支撑杆另一端与连接杆一端传动连接；若干关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；连接臂的两端分别与连接杆的另一端以及手柄传动连接；传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，第一驱动器设置在连接杆上且靠近支撑杆布置，钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，第一驱动器驱动钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。本发明专利技术通过将第一驱动器偏置在所述连接杆靠近支撑杆的位置上，可以补偿连接臂的部分重力矩，使整个主手装置的重心靠近底座，有利于整个主手装置的稳定。

A low gravity and multi-function master hand device

The invention relates to a low center of gravity multifunctional main hand device comprises a base, a supporting rod, a connecting rod, a plurality of joint connecting rod, a plurality of transmission components and handle base connected with the drive end of the supporting rod, the other end of the support rod is connected with the connecting rod drive end; several joint connecting rods drive connected to form a connecting arm, one side the connecting arm connecting rod to deviate from the tilt direction of the extension; both ends of the connecting arms are respectively connected with the other end of the connecting rod and the handle drive; drive assembly includes a first driver and a wire wheel assembly, a first driver arranged on the connecting rod and the support rod is arranged near, the wire wheel assembly is arranged on the joint connecting rod to be driven on the first drive drive wire wheel assembly drives the corresponding joint connecting rod movement. The invention can compensate the partial torque of the connecting arm by bias the first driver to the position of the connecting rod near the support bar, so that the center of gravity of the main hand device is close to the base, which is favorable for the stability of the main hand device.

【技术实现步骤摘要】
一种低重心多功能主手装置
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种低重心多功能主手装置。
技术介绍
主从操作是古老的操作方式，机器人是由此方式发展演变而来的。最早期的主从操作机器人，是结构相同的两套机构，分别放置在不同的地方，其中主机器人放置在一个安全或方便的地方，从机器人放在人不宜接近的地方，如有强辐射、高温、水下等环境。操作者根据传感器信息，如视觉、接触力觉、接近觉等来操作主机器人，主机器人与从机器人之间存在着机械耦合，并将主机器人运动传递给从机器人，从机器人就跟随主机器人的运动。主从操作方式极大地延伸了机器人的应用空间，在许多危险或极限环境下，采用机器人代替人是唯一可行办法。因此，人类在外层空间开发、海洋深水作业及核电站的检测与维护方面，都离不开主从式机器人。主从式机器人已成为上述领域不可缺少的设备。此外，在一些危险的、有毒有害的工业生产环境中，也是主从遥控机器人用武之地。主从遥控机器人系统由三大部分组成:主机器人、从机器人和两者之间的关连部分。具体讲就是主手、从手和两者之间的通讯。从手就是机械臂，它可以是关节式的或直角坐标式，取决于不同作业任务的需要。一般为6自由度的关节型机械臂。主手一般是与从手同构的主动机械臂，由人手拖动进行动作，其主要功能是为从手提供各个关节的位置信息，使从手跟随主手运动。在主从操作机器人系统中从安全角度来说，往往需要主手具有位置保持功能，即当人手脱离主手时，主手能够保持当前位置；从使用角度看，有很多应用场合需要从手长时间保持一定位置，有两种实现方式，一是使用具有位置保持功能的主手，这样人手可以脱离主手时，从主手上解放出来；二是设置从手位置保持开关，需要从手保持时，按下此开关，从手保持位置，并取消主从手跟随控制模式，主从手之间不同步跟随，当人手从主手上脱离时，不论主手能否位置保持，从手都保持固定位置。当采用第二种方式时，需要恢复主从跟随控制模式时，则需要主手找到从手当前位置，此操作比较繁琐。因此，具有位置保持功能的主手是解决这类应用比较好的解决方式。主手分力反馈型跟无力反馈型，力反馈型主手一般每个关节都有一套驱动电机、减速器装置，而且电机一般为带抱闸型的，每个关节作为一个单独的模块，然后多个模块串联。如申请号为201410090804.5的专利，一种关节式力反馈遥操作主手，就采用这种方式，这种设计方式的缺陷是重心较高，因为采用的模块串联设计，而且每个模块中的电机、减速器往往比较重，因此，要保持各关节重力矩平衡，对低关节，如二、三关节的电机输出力矩及减速机的减速比要求较高，而且电机力矩大了，电机本身的质量也增加了，这样就增加了设计难度。申请号为201710153563.8给出了一种具有位置保持功能的五自由度主手，其锁紧方式以第一关节为例，第一关节位置保持机构包括第一电机、第一丝杠和第一内螺纹滑块；第一驱动器控制第一电机的启停，第一电机的输出端与第一丝杠连接，第一丝杠上螺纹连接有第一内螺纹滑块，第一内螺纹滑块的移动能保持位置保持轴头的位置。如此设置，在需要保持第一关节的位置时，第一驱动器控制第一电机动作，第一电机带动第一丝杠运转，进而带动第一内螺纹滑块顶靠位置保持轴头，依靠摩擦力，锁死关节的转动，实现第一关节的位置保持。该技术方案为无力矩反馈型主手，采用的模块化设计，但是同样的每个模块中含有锁定电机、锁定机构，采用模块串联的方式，同样重心位置靠上，对低关节的锁紧力矩要求比较苛刻，而且重心靠上，操作者长时间操作时往往会比较疲惫。申请号为201210454658.0的专利给出了一种绳驱动多关节机器人，该绳驱动多关节机器人分为手部、腕部、小臂、上臂、肩部、腰部及基座，基座上设置腰部，腰部通过曲轴组件与肩部连接，肩部通过旋转关节轴与上臂连接，上臂通过旋转关节轴上的从动轮组件Ⅱ与小臂连接，小臂通过旋转关节轴上的从动轮组件Ⅰ与腕部连接，腕部通过旋转关节轴与手部连接，相互连接的各个部分之间形成多个关节，多关节的绳传动单元通过柔绳分别与腰部、肩部、上臂、小臂、腕部、手部之一或两个以上连接，形成绳驱动多关节机器人。该类型的机器，采用绳驱动，机械臂比较轻便，但是该机械臂所有关节都采用了绳驱动，绳的传动线路复杂，手臂整体刚性较差，而且各关节处没有位置反馈装置，不易做主手。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低重心多功能主手装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种低重心多功能主手装置，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，所述底座与所述支撑杆一端传动连接，所述支撑杆另一端与所述连接杆一端传动连接；若干所述关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，所述连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；所述连接臂的两端分别与所述连接杆的另一端以及所述手柄传动连接，每一节关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；所述传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆上且靠近所述支撑杆布置，所述钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器驱动所述钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。本专利技术的有益效果是：本专利技术的主手装置，通过钢丝轮组件和第一驱动器将运动传至相应的关节连杆，且第一驱动器偏置在所述连接杆靠近支撑杆的位置上，可以补偿连接臂的部分重力矩，使整个主手装置的重心靠近底座，有利于整个主手装置的稳定。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述钢丝轮组件包括驱动轮、传动轮和钢丝，所述驱动轮和所述传动轮通过所述钢丝进行传动；所述驱动轮与所述第一驱动器的输出轴同轴且固定连接，所述传动轮与待驱动的关节连杆靠近所述连接杆的一端固定连接。采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用驱动轮、传动轮和钢丝，通过传动轮和钢丝将第一驱动器的运动传至相应的关节连杆，整个传动过程可操作性强。进一步，所述关节连杆的个数为n；沿从所述连接杆至所述手柄的方向，n个所述关节连杆分别为第一关节连杆、…、第n关节连杆，n为正整数；所述钢丝轮组件还包括m个过渡轮，所述m为不小于0的整数；当n为1时，m为0；当n大于1时，m大于0；所述第一关节连杆和第n-1关节连杆及其之间的任意一个关节连杆上均活动连接有过渡轮，所述过渡轮与所在关节连杆的传动轮同轴设置；所述驱动轮与所述传动轮之间的钢丝通过所述过渡轮进行力矩传递。采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置过渡轮，使力矩的传递更加精确和快捷。进一步，所述关节连杆上还固定有用于钢丝导向的导向轮。采用上述进一步方案的有益效果是：通过在关节连杆上固定导向轮，方便将运动传递到相应的关节连杆。进一步，所述传动组件还包括记录所述关节连杆传动位置的第一电位计，所述连接杆与所述关节连杆之间以及各个关节连杆之间均设有所述第一电位计。采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一电位计，方便记录各个关节连杆的位置信息。进一步，所述第一电位计与相连接的关节连杆上的传动轮同轴布置；所述第一电位计的机壳和输出轴分别与传动连接的关节连杆和连接杆相连接，或分别与相邻的两个关节连杆相连接。进一步，所述底座和所述支撑杆之间设有同轴布置的第二驱动器和第二电位计，所述第二驱动器的机壳和所述第二电位计的机壳均固定在所述底座上，所述第二驱动器的驱动轴与所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低重心多功能主手装置，其特征在于，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，所述底座与所述支撑杆一端传动连接，所述支撑杆另一端与所述连接杆一端传动连接；若干所述关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，所述连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；所述连接臂的两端分别与所述连接杆的另一端以及所述手柄传动连接，每一节关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；所述传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆上且靠近所述支撑杆布置，所述钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器驱动所述钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。

【技术特征摘要】
1.一种低重心多功能主手装置，其特征在于，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，所述底座与所述支撑杆一端传动连接，所述支撑杆另一端与所述连接杆一端传动连接；若干所述关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，所述连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；所述连接臂的两端分别与所述连接杆的另一端以及所述手柄传动连接，每一节关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；所述传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆上且靠近所述支撑杆布置，所述钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器驱动所述钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。2.根据权利要求1所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述钢丝轮组件包括驱动轮、传动轮和钢丝，所述驱动轮和所述传动轮通过所述钢丝进行传动；所述驱动轮与所述第一驱动器的输出轴同轴且固定连接，所述传动轮与待驱动的关节连杆靠近所述连接杆的一端固定连接。3.根据权利要求2所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述关节连杆的个数为n；沿从所述连接杆至所述手柄的方向，n个所述关节连杆分别为第一关节连杆、…、第n关节连杆，n为正整数；所述钢丝轮组件还包括m个过渡轮，所述m为不小于0的整数；当n为1时，m为0；当n大于1时，m大于0；所述第一关节连杆和第n-1关节连杆及其之间的任意一个关节连杆上均活动连接有过渡轮，所述过渡轮与所在关节连杆的传动轮同轴设置；所述驱动轮与所述传动轮之间的钢丝通过所述过渡轮进行力矩传递。4.根据权利要求3所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述关节连杆上还固定有用于钢丝导向的导向轮。5.根据权利要求2至4任一项所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文镜，
申请(专利权)人：国机智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11