一种力反馈机械臂传动机构制造技术

本实用新型专利技术提供一种力反馈机械臂传动机构，包括轴端编码器、电机端编码器、电机、旋转轴、传动线、被动轮和主动轮，所述被动轮与所述旋转轴的一端活动连接，所述轴端编码器设于所述被动轮的内侧壁上，所述电机具有前端输出轴和后端输出轴，所述主动轮与所述前端输出轴连接，所述电机端编码器与所述后端输出轴固定连接，所述被动轮通过所述传动线与所述主动轮连接。本实用新型专利技术有益效果在于：通过对比轴端编码器与电机端编码器的读数和根据对比结果控制系统来补偿传动线弹性变形而导致的定位误差，实现了提高定位精度的效果。旨在解决现有力反馈机械臂定位精度低的问题。

A Force Feedback Manipulator Transmission Mechanism

The utility model provides a driving mechanism of a force feedback manipulator arm, which comprises a shaft end encoder, a motor end encoder, a motor, a rotating shaft, a transmission line, a passive wheel and a driving wheel. The passive wheel is movably connected with one end of the rotating shaft. The shaft end encoder is arranged on the inner side wall of the passive wheel. The motor has a front end output shaft and a rear end output shaft, and the driving wheel is movably connected. The front end output shaft is connected with the motor end encoder and the back end output shaft, and the passive wheel is connected with the driving wheel through the transmission line. The utility model has the beneficial effect that the positioning error caused by the elastic deformation of the transmission line is compensated by comparing the reading of the shaft end encoder with that of the motor end encoder and the control system based on the comparative result, thus achieving the effect of improving the positioning accuracy. The aim is to solve the problem of low positioning accuracy of existing force feedback manipulators.

【技术实现步骤摘要】
一种力反馈机械臂传动机构
本技术涉及人机交互力反馈设备领域，特别涉及一种力反馈机械臂传动机构。
技术介绍
随着计算机技术以及机器人技术的快速发展，虚拟现实技术得到越来越广泛的应用。而力反馈人机交互技术作为虚拟现实技术的一个重要组成部分，也随之迅速发展起来，其中充分人机交互接口的力反馈机械臂是力反馈人机交互技术的核心。现有的力反馈机械臂传动机构，主要通过安装在电机末端输出轴上的增量式编码器读取电机的转动角度来采集操作者的操作运动信息。增量式编码器由于只能读取编码器的增量值而需要参考值，因而在力反馈机械臂上电启动时，需要操作者对机械臂的各个运动自由度进行一系列的校准。此外，现有的力反馈机械臂由于采用的线传动方式所产生的弹性变形致使机械臂的实际转动角度与电机的转动角度之间存在误差，因而定位精度不高。
技术实现思路
本技术的主要目的为：旨在解决现有力反馈机械臂定位精度低的问题。为实现上述目的，本技术提供一种力反馈机械臂传动机构，包括轴端编码器、电机端编码器、电机、旋转轴、传动线、被动轮和主动轮，所述被动轮与所述旋转轴的一端活动连接，所述轴端编码器设于所述被动轮的内侧壁上，所述电机具有前端输出轴和后端输出轴，所述主动轮与所述前端输出轴连接，所述电机端编码器与所述后端输出轴固定连接，所述被动轮通过所述传动线与所述主动轮连接。优选地，所述被动轮具有轮辐，所述轮辐设有线槽，所述传动线部分设于所述线槽内。优选地，所述主动轮设有螺纹槽，所述传动线设于所述螺纹槽内，所述传动线通过所述螺纹槽与所述主动轮连接。优选地，所述轮辐设有多个导向轮，所述传动线在多个所述导向轮上分别滑动。优选地，所述力反馈机械臂传动机构包括传动线紧固机构，所述力反馈机械臂传动机构设有传动线紧固机构，所述传动线紧固机构包括传动线紧固架、滑动块、传动线紧固螺钉和传动线紧固弹簧，所述滑动块设于所述传动线紧固架内，所述滑动块与所述传动线紧固架滑动连接，所述滑动块设有螺纹，通过所述螺纹所述滑动块与所述传动线紧固螺钉连接，通过所述传动线紧固螺钉所述滑动块在所述传动线紧固架内移动，所述传动线紧固螺钉穿设于所述传动线紧固弹簧，所述传动线与所述滑动块固定连接。优选地，所述力反馈机械臂传动机构包括被动轮支撑架，所述被动轮支撑架与所述旋转轴固定连接。优选地，所述被动轮支撑架设有限位柱，所述被动轮设有限位槽，所述限位柱设于所述限位槽内。优选地，所述力反馈机械臂传动机构包括锁紧螺母，所述旋转轴的另一端设有第一螺纹，所述旋转轴的另一端通过所述第一螺纹与所述锁紧螺母固定连接。优选地，所述力反馈机械臂传动机构包括垫圈，所述垫圈设于所述锁紧螺母与所述被动轮支撑架之间。本技术提供一种力反馈机械臂传动机构，通过对比轴端编码器与电机端编码器的读数和根据对比结果控制系统来补偿传动线弹性变形而导致的定位误差，实现了提高定位精度的效果。旨在解决现有力反馈机械臂定位精度低的问题。附图说明图1是本技术一种力反馈机械臂传动机构一实施例的结构示意图；图2是本技术一种力反馈机械臂传动机构一实施例的结构截面示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“位于”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面参照附图描述根据本技术优选实施例的一种力反馈机械臂传动机构。本实施例中，轴端编码器和电机端编码器分别为绝对式编码器。结合图1至图2，本实施例中提供的一种力反馈机械臂传动机构1，包括轴端编码器2、电机端编码器3、电机4、旋转轴5、传动线(未在图中标示)、被动轮6和主动轮7，被动轮6与旋转轴5的一端活动连接，轴端编码器2设于被动轮6的内侧壁上，电机4具有前端输出轴(未在图中标示)和后端输出轴(未在图中标示)，主动轮7与前端输出轴连接，电机端编码器3与后端输出轴固定连接，被动轮6通过传动线与主动轮7连接。安装在电机4的后端输出轴的电机端编码器3记录电机输出轴旋转的角度，安装在被动轮6上的轴端编码器2记录被动轮6相对于旋转轴5转动的角度，对比电机端编码器3和轴端编码器2的读数，根据对比结果相应控制系统对机械臂的定位误差进行补偿，从而可以补偿力反馈设备由于传动线的弹性变形而导致的定位偏差，提高力反馈设备的定位精度。电机端编码器3记录的是电机轴输出轴转动的角度，轴端编码器2记录的是被动轮6相对旋转轴5转动的角度，同时，轴端编码器2记录的也是机械臂传动机构1的关节角度，被动轮6与主动轮7之间转动的角度存在具有一定传动系数的比例。当被动轮6转动带动主动轮7转动时，由于被动轮6通过传动线带动主动轮7转动，而传动线所用材料不论是钢丝绳还是合成材料，均会产生弹性变形，因而导致被动轮6转动与主动轮7转动两者之间的转动角度比值不构成原设定的传动系数比例值，所以通过对比轴端编码器2的读数对电机端编码器3的读数后，对主动轮的转动位置进行一定程度的调节，以消除传动线产生的弹性变形所造成的位置偏差，从而使主动轮7补偿后的转动角度值和原设定理想状态下与被动轮的转动角度具备一定传动系数比例的对应的主动轮7转动角度值一致。例如：理想状态下(即不存在误差)被动轮6转动30度，相应地，主动轮7应转动90度，被动轮6与主动轮7之间的传动系数比例为1:3。当被动轮6转动20度时，传动线由于弹性变形被稍微拉长，主动轮7只转动了58度，但是被动轮6已经达到预定角度，因此需要通过获取电机端编码器3的值对主动轮7的转动位置进行相应的调节，使主动轮7转动的角度达到60度，从而使传动线的位置回到理想状态下不产生弹性变形时对应的位置，进而消除传动线产生弹性变形所带来的误差。通过补偿主动轮7的转动角度值使被动轮6与主动轮7之间的传动尽可能达到理想状态下的效果，消除传动线产生弹性变形所造成的误差，以实现机械臂传动机构1的关节角度测量更精确的效果，进而使机械臂传动机构1末端的定位精度提高。在本实施例中，轴端编码器2和电机端编码器3均采用绝对式编码器，在出厂前对力反馈机械臂传动机构1校准后，校准的信息保存在力反馈机械臂传动机构1的储存器中，用户在上电使用力反馈机械臂传动机构1时不需再执行繁琐的校准操作，使力反馈机械臂传动机构1操作更加简便。以通过对比轴端编码器2与电机端编码器3的读数和根据对比结果控制系统来补偿传动线弹性变形而导致的定位误差，实现了提高定位精度的效果，解决了现有力反馈机械臂定位精度低的问题。被动轮6具有轮辐(未在图中标示)，轮辐设有线槽8，传动线部分设于线槽8内。被动轮6上的轮辐设有线槽8，线槽8用于放置传动线，以防止传动线从被动轮6上滑落。被动轮6在旋转轴5上转动，通过传动线带动主动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力反馈机械臂传动机构，其特征在于，包括轴端编码器、电机端编码器、电机、旋转轴、传动线、被动轮和主动轮，所述被动轮与所述旋转轴的一端活动连接，所述轴端编码器设于所述被动轮的内侧壁上，所述电机具有前端输出轴和后端输出轴，所述主动轮与所述前端输出轴连接，所述电机端编码器与所述后端输出轴固定连接，所述被动轮通过所述传动线与所述主动轮连接。

【技术特征摘要】
1.一种力反馈机械臂传动机构，其特征在于，包括轴端编码器、电机端编码器、电机、旋转轴、传动线、被动轮和主动轮，所述被动轮与所述旋转轴的一端活动连接，所述轴端编码器设于所述被动轮的内侧壁上，所述电机具有前端输出轴和后端输出轴，所述主动轮与所述前端输出轴连接，所述电机端编码器与所述后端输出轴固定连接，所述被动轮通过所述传动线与所述主动轮连接。2.根据权利要求1所述的力反馈机械臂传动机构，其特征在于，所述被动轮具有轮辐，所述轮辐设有线槽，所述传动线部分设于所述线槽内。3.根据权利要求1所述的力反馈机械臂传动机构，其特征在于，所述主动轮设有螺纹槽，所述传动线设于所述螺纹槽内，所述传动线通过所述螺纹槽与所述主动轮连接。4.根据权利要求2所述的力反馈机械臂传动机构，其特征在于，所述轮辐设有多个导向轮，所述传动线在多个所述导向轮上分别滑动。5.根据权利要求1所述的力反馈机械臂传动机构，其特征在于，所述力反馈机械臂传动机构设有传动线紧固机构，所述传动线紧固机构包括传动线紧固架、滑动块、传动线紧固螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴书传，许辉勇，章兴石，严刚，朱静，姜久春，王清辉，吴智强，路哲藐，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44