一种主从操作机械臂控制主手制造技术

一种主从操作机械臂控制主手，包括机械外壳、手柄以及若干关节传感器，机械外壳包括底轴装配、二轴装配、二三轴连接件装配、三轴装配、四轴装配和五轴装配，底轴装配中嵌入有转接电路板，手柄中嵌入有驱动电路板和控制卡板，转接电路板通过航空接头与外部主从控制器电性连接，控制卡板与转接电路板通过串口通信与连接接口电性连接，驱动电路板与转接电路板通过伺服驱动通信与连接接口电性连接，关节传感器用于采集摆动运动的角度信号，关节传感器包括编码器和伺服舵机。本发明专利技术可以实现复杂的主臂信号传递，具有多个自由度和多个开关按钮信号。

【技术实现步骤摘要】
一种主从操作机械臂控制主手
本专利技术涉及自动控制
，具体为一种主从操作机械臂控制主手。
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，在许多危险的或极限环境下，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。主手的功能是提供人机界面，操作人员通过主手施加控制命令。主手有着操作直观、控制系统简单等优点。主手上设置有控制手柄，控制手柄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
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种主从操作机械臂控制主手，实现复杂的信号传递，使用更加方便。一种主从操作机械臂控制主手，包括主手本体，所述主手本体包括机械外壳、手柄以及若干关节传感器，所述机械外壳包括底轴装配、二轴装配、二三轴连接件装配、三轴装配、四轴装配和五轴装配，所述底轴装配中嵌入有转接电路板，所述手柄中嵌入有驱动电路板和控制卡板，所述转接电路板通过航空接头与外部主从控制器电性连接，所述控制卡板与转接电路板通过串口通信与连接接口电性连接，所述驱动电路板与转接电路板通过伺服驱动通信与连接接口电性连接，所述底轴装配、二轴装配、二三轴连接件装配、三轴装配、四轴装配、五轴装配和手柄依次两两之间通过由伺服电机驱动的旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动，若干所述关节传感器分别内嵌在各个上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号，所述关节传感器包括编码器和伺服舵机，所述编码器与控制卡板电性连接，所述控制卡板可以读取编码器的值，并发送给外部的主从控制器，所述伺服舵机与驱动电路板电性连接，所述伺服电机能够通过驱动电路板控制伺服舵机的实时位置达到自动同步外部的从臂的功能。优选地，若干伺服舵机均连接至同一根集成总线上，所述集成总线通过航空接头与外部的主从控制器电性连接。优选地，所述手柄上设置有用于锁定主手本体的主手锁定按键以及用于指示主手锁定按键状态的主手锁定指示灯。优选地，所述手柄上设置有用于将主手本体同步到从臂相应位姿的位姿同步按键以及用于指示位姿同步按键状态的位姿同步指示灯。优选地，所述手柄上设置有用于改变从臂末端工具状态的工具开关按键以及用于指示工具开关按键状态的工具开关指示灯。优选地，所述手柄上设置有用于锁定从臂末端工具的工具锁定按键以及用于指示工具锁定按键状态的工具锁定指示灯。优选地，所述手柄上设置有用于控制机械臂腕部关节活动的手腕左旋按键和手腕右旋按键，并且设置有用于指示手腕左旋按键和手腕右旋按键状态的手腕左旋指示灯和手腕右旋指示灯。优选地，所述伺服电机的驱动控制采用专用的通讯板卡以及特定协议。优选地，所述主手锁定按键、位姿同步按键、工具开关按键、工具锁定按键、手腕左旋按键、手腕右旋按键、主手锁定指示灯、位姿同步指示灯、工具开关指示灯、工具锁定指示灯、手腕左旋指示灯和手腕右旋指示灯均与控制卡板电性连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.可以实现复杂的主臂信号传递，具有多个自由度和多个按键信号。2.结构紧凑、操作方便、灵活。3.可以实现主臂位置保持和锁定的效果。4.外形简洁、控制灵活可靠，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。附图说明图1为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的整体结构示意图；图2为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的底轴装配的结构示意图；图3为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的手柄的结构示意图一；图4为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的手柄的结构示意图二；图5为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的主手本体的主要内部架构示意图；图6为本专利技术一种主从操作机械臂控制主手的伺服舵机内部控制结构图。附图标记：1、机械外壳；2、手柄；3、底轴装配；4、二轴装配；5、二三轴连接件装配；6、三轴装配；7、四轴装配；8、五轴装配；9、转接电路板；10、驱动电路板；11、控制卡板；12、伺服舵机；13、集成总线；14、主手锁定按键；15、主手锁定指示灯；16、位姿同步按键；17、位姿同步指示灯；18、工具开关按键；19、工具开关指示灯；20、工具锁定按键；21、工具锁定指示灯；22、手腕左旋按键；23、手腕右旋按键；24、手腕左旋指示灯；25、手腕右旋指示灯。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种主从操作机械臂控制主手，如图1-图6所示，包括主手本体，主手本体包括机械外壳1、手柄2以及五个关节传感器。机械外壳1采用同构设计，材质上采用铝合金，更利于内部伺服电机的散热效果，机械外壳1包括底轴装配3、二轴装配4、二三轴连接件装配5、三轴装配6、四轴装配7和五轴装配8，底轴装配3、二轴装配4、二三轴连接件装配5、三轴装配6、四轴装配7、五轴装配8和手柄2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，旋转轴由伺服电机进行驱动，伺服电机的驱动控制采用专用的通讯板卡以及特定协议。底轴装配3中嵌入有转接电路板9，手柄2中嵌入有驱动电路板10和控制卡板11，转接电路板9通过航空接头与外部主从控制器电性连接，控制卡板11与转接电路板9通过串口通信与连接接口电性连接，驱动电路板10与转接电路板9通过伺服驱动通信与连接接口电性连接。五个关节传感器分别内嵌在各个旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号，关节传感器包括编码器和伺服舵机12，编码器与控制卡板11电性连接，控制卡板11可以读取编码器的值，并发送给外部的主从控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主从操作机械臂控制主手，包括主手本体，其特征在于：所述主手本体包括机械外壳(1)、手柄(2)以及若干关节传感器，所述机械外壳(1)包括底轴装配(3)、二轴装配(4)、二三轴连接件装配(5)、三轴装配(6)、四轴装配(7)和五轴装配(8)，所述底轴装配(3)中嵌入有转接电路板(9)，所述手柄(2)中嵌入有驱动电路板(10)和控制卡板(11)，所述转接电路板(9)通过航空接头与外部主从控制器电性连接，所述控制卡板(11)与转接电路板(9)通过串口通信与连接接口电性连接，所述驱动电路板(10)与转接电路板(9)通过伺服驱动通信与连接接口电性连接，所述底轴装配(3)、二轴装配(4)、二三轴连接件装配(5)、三轴装配(6)、四轴装配(7)、五轴装配(8)和手柄(2)依次两两之间通过由伺服电机驱动的旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动，若干所述关节传感器分别内嵌在各个上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号，所述关节传感器包括编码器和伺服舵机(12)，所述编码器与控制卡板(11)电性连接，所述控制卡板(11)可以读取编码器的值，并发送给外部的主从控制器，所述伺服舵机(12)与驱动电路板(10)电性连接，所述伺服电机能够通过驱动电路板(10)控制伺服舵机(12)的实时位置达到自动同步外部的从臂的功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种主从操作机械臂控制主手，包括主手本体，其特征在于：所述主手本体包括机械外壳(1)、手柄(2)以及若干关节传感器，所述机械外壳(1)包括底轴装配(3)、二轴装配(4)、二三轴连接件装配(5)、三轴装配(6)、四轴装配(7)和五轴装配(8)，所述底轴装配(3)中嵌入有转接电路板(9)，所述手柄(2)中嵌入有驱动电路板(10)和控制卡板(11)，所述转接电路板(9)通过航空接头与外部主从控制器电性连接，所述控制卡板(11)与转接电路板(9)通过串口通信与连接接口电性连接，所述驱动电路板(10)与转接电路板(9)通过伺服驱动通信与连接接口电性连接，所述底轴装配(3)、二轴装配(4)、二三轴连接件装配(5)、三轴装配(6)、四轴装配(7)、五轴装配(8)和手柄(2)依次两两之间通过由伺服电机驱动的旋转轴互相连接，且它们两两之间通过旋转轴做摆动运动，若干所述关节传感器分别内嵌在各个上述旋转轴上，用于采集这些摆动运动的角度信号，所述关节传感器包括编码器和伺服舵机(12)，所述编码器与控制卡板(11)电性连接，所述控制卡板(11)可以读取编码器的值，并发送给外部的主从控制器，所述伺服舵机(12)与驱动电路板(10)电性连接，所述伺服电机能够通过驱动电路板(10)控制伺服舵机(12)的实时位置达到自动同步外部的从臂的功能。


2.根据权利要求1所述的一种主从操作机械臂控制主手，其特征在于：若干伺服舵机(12)均连接至同一根集成总线(13)上，所述集成总线(13)通过航空接头与外部的主从控制器电性连接。


3.根据权利要求2所述的一种主从操作机械臂控制主手，其特征在于：所述手柄(2)上设置有用于锁定主手本体的主手锁定按键(14)以及用于指示主手锁定按键(14)状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛华伟，张晶晶，杨建旭，徐洪亮，陈鹏飞，兹修国，孙亮，毕敬强，严孝斌，王滨海，
申请(专利权)人：浙江凯富博科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33