本申请提供一种六自由度触觉交互装置和机器人系统，涉及物理交互装置技术领域，包括定平台、设在定平台上的三组并联的驱动机构和分别与三组驱动机构连接的重构手柄，驱动机构为二自由度驱动机构，且三组驱动机构呈等腰三角形设置，通过三组驱动机构运动，以带动重构手柄运动，重构手柄用于触觉交互。采用三组并联的驱动机构，每组驱动机构形成一个二自由度驱动机构，则三组并联的驱动机构形成六个自由度。三组驱动机构采用非对称布置形式、呈等腰三角形设置，大大增加了驱动机构的运动空间及空间利用率，且有效减小驱动机构的尺寸。本六自由度触觉交互装置，既具有并联机构高精度的特点，又增加了驱动机构的运动空间及空间利用率，适用性广。适用性广。适用性广。
【技术实现步骤摘要】
六自由度触觉交互装置和机器人系统
[0001]本申请涉及物理交互装置
，具体涉及一种六自由度触觉交互 装置和机器人系统。
技术介绍
[0002]触觉交互是指那些用于虚拟环境中手部感觉、体验和操作的人机交互。 触觉交互一方面能够感觉用户手的位姿和作用力，另一方面可以把力信息 反馈给用户。借助合适的传感器和执行器，并利用手部相对于物体的状态 函数来产生力指令，可以使人和虚拟物体之间产生逼真的力位传递信息。
[0003]现有触觉交互机器人按机构构型可分为基于串联机构、基于并联机构 及基于串并联混合机构。其中，并联机构的驱动全部固定布置于底座，系 统惯性小，具有良好的背驱性，且自由度及驱动数量的增加对系统的惯性 影响小，无系统累积误差，具有高精度、高刚度、高带宽特性，更易模拟 真实的力触觉反馈，但并联机构的工作空间较小，使得并联机构在使用时 限制较多，不利于广泛应用。
技术实现思路
[0004]本申请实施例的目的在于提供一种六自由度触觉交互装置和机器人系 统，能够增大工作空间，适用性广。
[0005]本申请实施例的一方面，提供了一种六自由度触觉交互装置，包括定 平台、设在定平台上的三组并联的驱动机构和分别与三组驱动机构连接的 重构手柄，所述驱动机构为二自由度驱动机构，且三组所述驱动机构呈等 腰三角形设置，通过三组所述驱动机构运动，以带动所述重构手柄运动， 所述重构手柄用于触觉交互。
[0006]可选地，所述驱动机构包括两个动力件和四个杆件，四个所述杆件分 别为依次连接的第一杆件、第二杆件、第三杆件和第四杆件，所述第一杆 件和所述第四杆件之间有间隔，以使四个所述杆件在所述定平台上形成五 边形结构的投影，两个所述动力件分别和所述第一杆件、所述第四杆件连 接。
[0007]可选地，所述驱动机构还包括连接销，所述连接销穿过两个连接的所 述杆件并通过螺母固定，所述连接销和其中一个所述杆件之间设有深沟球 轴承；所述杆件的长度为定值，或者所述杆件均为可伸缩杆件；还包括隔 离套，所述隔离套伸进两个连接的所述杆件，所述深沟球轴承套设在所述 隔离套上。
[0008]可选地，所述驱动机构包括两个相互交叉连接的直线电机，所述重构 手柄和其中一个所述直线电机连接于两个所述直线电机的交叉点。
[0009]可选地，所述驱动机构为平面驱动机构，三组所述驱动机构分布在同 一个高度平面上或分布在两个平行的高度平面上。
[0010]可选地，所述第一杆件的两端、所述第二杆件的两端、所述第三杆件 的两端、所述第四杆件的两端分别位于不同的高度平面。
[0011]可选地，还包括连杆，所述连杆的两端分别和所述重构手柄、所述驱 动机构连接。
[0012]可选地，所述连杆和所述驱动机构通过转动关节连接，所述转动关节 为三自由度转动关节。
[0013]可选地，所述转动关节包括两个关节体和分别与两个所述关节体对应 设置的第一转动接头、第二转动接头，所述第一转动接头和所述第二转动 接头均包括连接头和与所述连接头连接的连接杆，且所述第一转动接头和 所述第二转动接头连接；两个所述连接杆分别伸进对应的所述关节体，且 所述连接杆分别通过一对相对设置的深沟球轴承、一对相对设置的止推球 轴承和所述关节体连接，一对所述止推球轴承位于一对所述深沟球轴承之 间，且所述止推球轴承和所述深沟球轴承贴合设置。
[0014]可选地，所述第二转动接头上所述连接杆的另一端还设有固定耳板， 所述固定耳板伸入所述第一转动接头，且所述固定耳板和所述第一转动接 头通过转动销轴连接；所述转动销轴还套设有深沟球轴承。
[0015]可选地，所述连杆和所述重构手柄通过滑块滑动连接，所述滑块上设 有相对的两个夹耳，所述连杆的一端伸进两个所述夹耳，并通过销钉连接； 所述连杆的长度为定值，或者所述连杆为可伸缩连杆。
[0016]可选地，所述驱动机构包括两个动力件时，三组所述驱动机构的所述 动力件位于三个所述连杆在所述定平台上形成的投影区域外；或者，三组 所述驱动机构的所述动力件位于三个所述连杆在所述定平台上形成的投影 区域内。
[0017]本申请实施例的另一方面，提供了一种机器人系统，包括至少一组上 述的六自由度触觉交互装置、控制器、分别与所述控制器连接的至少一个 压力传感器和机器人，至少一个所述压力传感器设在对应的所述重构手柄 上，所述机器人的力信息通过所述控制器反馈给所述压力传感器，并通过 所述重构手柄感受所述力信息。
[0018]本申请实施例提供的六自由度触觉交互装置和机器人系统，采用三组 并联的驱动机构，每组驱动机构形成一个二自由度驱动机构，则三组并联 的驱动机构形成六个自由度。三组驱动机构采用非对称布置形式、呈等腰 三角形设置，大大增加了驱动机构的运动空间及空间利用率，且有效减小 驱动机构的尺寸。三组驱动机构分别和重构手柄连接，通过三组驱动机构 运动带动重构手柄运动，重构手柄用于触觉交互，这样一来，使得本六自 由度触觉交互装置，既具有并联机构高精度的特点，又增加了驱动机构的 运动空间及空间利用率，适用性广。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请 的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相 关的附图。
[0020]图1是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之一；
[0021]图2是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之二；
[0022]图3是本实施例提供的六自由度触觉交互装置形成等腰三角形示意图 之一；
[0023]图4是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之一；
[0024]图5是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之二；
[0025]图6是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之三；
[0026]图7是图6中A
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A处剖面图；
[0027]图8是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之三；
[0028]图9是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之四；
[0029]图10是本实施例提供的六自由度触觉交互装置形成等腰三角形示意图 之二；
[0030]图11是本实施例提供的六自由度触觉交互装置的直线电机结构示意 图；
[0031]图12是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之四；
[0032]图13是本实施例提供的六自由度触觉交互装置的转动关节剖面结构示 意图；
[0033]图14是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之五；
[0034]图15是本实施例提供的六自由度触觉交互人机交互示意图。
[0035]图标：101
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定平台；100
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重构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种六自由度触觉交互装置，其特征在于，包括定平台、设在所述定平台上的三组并联的驱动机构和分别与三组所述驱动机构连接的重构手柄，所述驱动机构为二自由度驱动机构，且三组所述驱动机构呈等腰三角形设置，通过三组所述驱动机构运动，以带动所述重构手柄运动，所述重构手柄用于触觉交互。2.根据权利要求1所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个动力件和四个杆件，四个所述杆件分别为依次连接的第一杆件、第二杆件、第三杆件和第四杆件，所述第一杆件和所述第四杆件之间有间隔，以使四个所述杆件在所述定平台上形成五边形结构的投影，两个所述动力件分别和所述第一杆件、所述第四杆件连接。3.根据权利要求2所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述驱动机构还包括连接销，所述连接销穿过两个连接的所述杆件并通过螺母固定，所述连接销和其中一个所述杆件之间设有深沟球轴承；所述杆件的长度为定值，或者所述杆件均为可伸缩杆件；还包括隔离套，所述隔离套伸进两个连接的所述杆件，所述深沟球轴承套设在所述隔离套上。4.根据权利要求1所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述驱动机构包括两个相互交叉连接的直线电机，所述重构手柄和其中一个所述直线电机连接于两个所述直线电机的交叉点。5.根据权利要求1～4任意一项所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述驱动机构为平面驱动机构，三组所述驱动机构分布在同一个高度平面上或分布在两个平行的高度平面上。6.根据权利要求2或3所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述第一杆件的两端、所述第二杆件的两端、所述第三杆件的两端、所述第四杆件的两端分别位于不同的高度平面。7.根据权利要求2所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，还包括连杆，所述连杆的两端分别和所述重构手柄、所述驱动机构连接。8.根据权利要求7所述的六自由度触觉交互装置，其特征在于，所述连杆和...
【专利技术属性】
技术研发人员：张明明，张长齐，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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