一种四轴力反馈手柄制造技术

本实用新型专利技术公开了一种四轴力反馈手柄，涉及力反馈手控器技术领域，四轴力反馈手柄包括底座组件、活动臂组件和编码器手柄；底座组件包括电机支架和固定于电机支架的电机；活动臂组件与支架可转动连接，且活动臂组件与电机传动连接；编码器手柄包括第四轴球柄、内置于第四轴球柄内的编码器以及与编码器传动连接的滚轮，第四轴球柄与多个活动臂组件的远离电机支架的一端连接，滚轮的边缘露出在第四轴球柄外，当滚轮带动编码器转动时，编码器产生脉冲信号。在三轴力反馈手柄的基础上，增加了一个控制自由度的编码器手柄，使其成为具有高度灵活性的精密力反馈设备，可实现高精度的平动转动联合控制。

【技术实现步骤摘要】
一种四轴力反馈手柄
本技术涉及力反馈手控器
，具体涉及一种四轴力反馈手柄。
技术介绍
机器人技术广泛应用于生产制造、航空航天、医疗器械等领域，这些领域对机器人柔性操作提出了很高要求。虚拟现实技术和增强现实技术是当前世界的前沿技术，虚拟现实中传递的力通过力反馈设备表现出来，可以使操作者感受到虚拟现实的力。目前市面上的力反馈产品有三轴、六轴和七轴的力反馈手柄。其中三轴力反馈手柄仅具有三个自由度，能简单实现机器人的三维坐标定位，当机器人末端需要增加其它控制自由度时，如实现旋转或伸缩等运动，三轴力反馈手柄就无法满足其控制需求。当机器人运动仅增加了末端旋转或伸缩等一个控制自由度时，如果选用六轴或者七轴力反馈手柄进行操作控制又会有闲置的控制轴不参与控制，这样反而增加了控制程序编写时的难度，以及在手柄操作时由于自由度较多，增加了运动操控控制时的复杂程度；而且六轴和七轴力反馈手柄的价格同样较高，很大程度上产生了浪费，增加了控制成本。此外，操作人员不能仅凭直觉就能做出正确操作反应，需考虑位姿对应关系。
技术实现思路
为此，本技术提供一种四轴力反馈手柄，可实现高精度的平动转动联合控制，以解决现有技术中由于无四自由度力反馈手柄而导致的采用三轴力反馈手柄不能满足四自由度控制需求以及采用六轴或七轴力反馈手柄控制程序难编写、操作复杂、成本高的问题。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种四轴力反馈手柄，其包括底座组件、活动臂组件和编码器手柄；所述底座组件包括电机支架和固定于所述电机支架的电机；所述活动臂组件与所述支架可转动连接，且所述活动臂组件与所述电机传动连接；其中，所述电机设有多个，多个所述电机圆形阵列分布，所述活动臂组件设有多个，多个所述活动臂组件与多个所述电机一一对应地传动连接；所述编码器手柄包括第四轴球柄、内置于所述第四轴球柄内的编码器以及与所述编码器传动连接的滚轮，所述第四轴球柄与多个所述活动臂组件的远离所述电机支架的一端连接，所述滚轮的边缘露出在所述第四轴球柄外，当所述滚轮带动所述编码器转动时，所述编码器产生脉冲信号。进一步地，所述底座组件还包括底板、定平台、后壳和三个电机壳，所述定平台竖直固定在所述底板上，所述后壳固定于所述定平台的一侧，所述电机支架和所述电机均设有三个，三个所述电机支架呈圆形阵列地固定于所述定平台的另一侧，三个所述电机一一对应地固定于三个所述电机支架，位于顶部的所述电机的电机轴呈水平布置，三个所述电机壳固定于所述定平台且一一对应的罩住三个所述电机。进一步地，所述活动臂组件设有三个，三个活动臂组件一一对应地与三个所述电机支架可转动连接，三个活动臂组件一一对应地与三个所述电机传动连接。进一步地，所述活动臂组件包括平移轴圆轮、第一连接块、第一连杆、第二连接块、第二连杆和杆臂，所述电机支架的远离所述定平台的一端设有第二轴孔，所述平移轴圆轮的一侧面设有第三轴孔，所述第三轴孔与第二轴孔穿设一根前三轴旋转轴，所述平移轴圆轮的一边缘为以所述第三轴孔为圆心的圆弧边，所述电机与所述平移轴圆轮的圆弧边传动连接，所述第一连接块固定于所述平移轴圆轮，所述第一连接块设有与所述第三轴孔的轴线平行但不共轴线的第四轴孔，所述第一连杆可转动地穿设于所述第四轴孔内，所述第二连接块设有第五轴孔，所述第二连杆可转动地穿设于所述第五轴孔内，所述杆臂的两端分别与所述第一连杆和第二连杆连接，所述杆臂设有两根，两根所述杆臂平行且间隔设置。进一步地，所述活动臂组件还包括销轴，所述销轴设有四根，四根销轴相互平行，其中两根所述销轴分别固定于所述第一连杆的两端，另外两根所述销轴分别固定于所述第二连杆的两端，所述杆臂的两端各设有一个第六轴孔，所述销轴穿设于所述第六轴孔以使所述杆臂连接所述第一连杆和第二连杆。进一步地，所述活动臂组件还包括动平台，所述动平台与三个所述第二连接块相固定，且三个所述第二连接块沿所述动平台的边缘均匀分布。进一步地，所述编码器手柄还包括球柄连接部，所述球柄连接部的一端与所述第四轴球柄相固定，所述球柄连接部的另一端与所述动平台相固定。进一步地，所述四轴力反馈手柄还包括控制启停的使能按钮，所述使能按钮设置于所述第四轴球柄的外侧。本技术具有如下优点：本技术提供的四轴力反馈手柄，在三轴力反馈手柄的基础上，增加了一个控制自由度的编码器手柄，在第四轴球柄内安装编码器以及用于控制编码器的滚轮，工作原理类似于操作鼠标滚轮，通过滚轮滑动带动编码器旋转，产生脉冲信号，通过控制器(控制器为现有技术，一般可装在底座组件内)进行数据转化来控制机器人姿态，在依靠多个轴完成机器人整体定位后(本申请的实施方案中采用的是三个电机，因此可理解成依靠三个轴完成机器人的整体定位)，拨动滚轮实现机器人末端的旋转伸缩等运动工况的精准位置定位。附图说明为了更清楚地说明本技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。图1为本技术实施例1提供的一种四轴力反馈手柄的结构示意图；图2为本技术实施例1提供的四轴力反馈手柄的主视图；图3为本技术实施例1提供的四轴力反馈手柄的底座组件与三个活动臂组件的连接关系示意图；图4为本技术实施例1提供的四轴力反馈手柄的底座组件的结构示意图(去掉立板后壳及电机壳)；图5为本技术实施例1提供的四轴力反馈手柄的活动臂组件的结构示意图；图6为本技术实施例1提供的四轴力反馈手柄的编码器手柄的结构示意图。图中：1-底座组件，101-底板，102-定平台，103-后壳，104-电机支架，105-电机，106-电机壳，107-第二轴孔；2-活动臂组件，201-平移轴圆轮，202-第一连接块，203-第一连杆，204-第二连接块，205-第二连杆，206-销轴，207-杆臂，208-第三轴孔，209-动平台；3-编码器手柄，301-第四轴球柄，302-球柄连接部，303-编码器，304-滚轮，305-使能按钮。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四轴力反馈手柄，其特征在于，包括底座组件、活动臂组件和编码器手柄；/n所述底座组件包括电机支架和固定于所述电机支架的电机；/n所述活动臂组件与所述支架可转动连接，且所述活动臂组件与所述电机传动连接；/n其中，所述电机设有多个，多个所述电机圆形阵列分布，所述活动臂组件设有多个，多个所述活动臂组件与多个所述电机一一对应地传动连接；/n所述编码器手柄包括第四轴球柄、内置于所述第四轴球柄内的编码器以及与所述编码器传动连接的滚轮，所述第四轴球柄与多个所述活动臂组件的远离所述电机支架的一端连接，所述滚轮的边缘露出在所述第四轴球柄外，当所述滚轮带动所述编码器转动时，所述编码器产生脉冲信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种四轴力反馈手柄，其特征在于，包括底座组件、活动臂组件和编码器手柄；
所述底座组件包括电机支架和固定于所述电机支架的电机；
所述活动臂组件与所述支架可转动连接，且所述活动臂组件与所述电机传动连接；
其中，所述电机设有多个，多个所述电机圆形阵列分布，所述活动臂组件设有多个，多个所述活动臂组件与多个所述电机一一对应地传动连接；
所述编码器手柄包括第四轴球柄、内置于所述第四轴球柄内的编码器以及与所述编码器传动连接的滚轮，所述第四轴球柄与多个所述活动臂组件的远离所述电机支架的一端连接，所述滚轮的边缘露出在所述第四轴球柄外，当所述滚轮带动所述编码器转动时，所述编码器产生脉冲信号。


2.根据权利要求1所述的四轴力反馈手柄，其特征在于，所述底座组件还包括底板、定平台、后壳和三个电机壳，所述定平台竖直固定在所述底板上，所述后壳固定于所述定平台的一侧，所述电机支架和所述电机均设有三个，三个所述电机支架呈圆形阵列地固定于所述定平台的另一侧，三个所述电机一一对应地固定于三个所述电机支架，位于顶部的所述电机的电机轴呈水平布置，三个所述电机壳固定于所述定平台且一一对应的罩住三个所述电机。


3.根据权利要求2所述的四轴力反馈手柄，其特征在于，所述活动臂组件设有三个，三个活动臂组件一一对应地与三个所述电机支架可转动连接，三个活动臂组件一一对应地与三个所述电机传动连接。


4.根据权利要求3所述的四轴力反馈手柄，其特征在于，所述活动臂组件包括平移轴圆轮、第一连接块、第一连杆、第二连接块、第二连杆和杆臂，所述电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪谊，陈鹏，李朋，王圆星，郭洪月，朱洪晶，侯帅，辛亮，史云飞，韩静，曲宏洋，
申请(专利权)人：沈阳通用机器人技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21