一种力觉反馈主手制造技术

本发明专利技术公开了一种力觉反馈主手，包括液压缸组和底部回转结构，所述的底部回转结构可在水平面内回转，其通过阻尼转轴连接机械臂一，所述的机械臂一通过第一可调阻尼转轴连接机械臂二，所述的机械臂二通过旋转轴连接机械臂三、机械臂三通过第一可调阻尼转轴与机械臂四相连，第一液压缸和第二液压缸通过钢丝绳控制第一可调阻尼转轴正转或者反转；第三液压缸和第四液压缸通过钢丝绳控制第二可调阻尼转轴正转或者反转。正转或者反转。正转或者反转。

【技术实现步骤摘要】
一种力觉反馈主手


[0001]本专利技术公开了一种力觉反馈主手，可以用于核电站应急救援领域或有一定量核辐射的领域。

技术介绍

[0002]现有的主手采集用户的操作力和位置都是采用了伺服电机的原理，这种采集方法要求主手的每个自由度必须配有一个伺服电机，伺服电机相对于主手来说，体积较大，而且必须安装在主手的关节处，这就限制了主手的结构形式。同时，在一些特殊应用环境中，例如核电站应急救援任务中，经常需要在有一定核辐射的环境中工作，而核辐射是高能粒子，打到半导体元件上，会造成元件参数变化，影响电路尤其是高精度仪器(编码器、伺服电机、扭矩电机等) 的工作，严重的会使元件失效。
[0003]此外，现有的主手力反馈的原理，也是采用了电机的原理，将远端执行装置的力或力矩通过电机的输出扭矩反馈给操作用户。这就导致每个自由度必须配一个伺服电机，同时，输出的扭矩跟电机的大小成一定的正比关系，当反馈的力量很大时，小型的电机不能输出这么大的扭矩，则需要增加各种结构，以提供给用户更多的力觉反馈，这样就无形增加了主手的体积，同时也限制了主手的结构形式——必须在关节处采用电机提供反馈力量。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种力觉反馈主手，本专利技术采用了液压缸和阻尼转轴，将提供力觉反馈的液压缸和液压站放置在远端，在主手上只需要较小的空间和简单的结构，即可实现大力量的力觉反馈。此种方法不需要在关节处安装电机，因此大大节省了空间，也使主手的设计更能多样化。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种力觉反馈主手，包括液压缸组和底部回转结构，所述的底部回转结构可在水平面内回转，其通过阻尼转轴连接机械臂一，所述的机械臂一通过第一可调阻尼转轴连接机械臂二，所述的机械臂二通过旋转轴连接机械臂三、机械臂三通过第一可调阻尼转轴与机械臂四相连，第一液压缸和第二液压缸通过钢丝绳控制第一可调阻尼转轴正转或者反转；第三液压缸和第四液压缸通过钢丝绳控制第二可调阻尼转轴正转或者反转。
[0007]作为进一步的技术方案，在所述的机械臂一上还安装有倾角传感器，倾角传感器可以实时测量机械臂一相对于水平面的角度，并将其反馈给控制器，即实现了主手一段当前位姿的实时反馈功能。
[0008]作为进一步的技术方案，所述的机械臂一的壳体表面还设有应变片；当用户操作主手时，表面的应变片能检测到机械臂一的形变，进而应变片产生阻值的改变，并将阻值转换成电压或者电流的形式实时反馈给控制器。因此，此过程实现了用户操作主手的力量实时反馈给控制器。
[0009]作为进一步的技术方案，所述的旋转轴的端部设有角度尺，角度尺可以实时测量出机械臂二和机械臂三的相对角度值，并将其反馈给控制器，从而实现了机械臂三位姿的实时反馈。
[0010]作为进一步的技术方案，在机械臂二内设有倾角传感器，可以实时将机械臂二相对于水平面的角度值测量出来，并反馈给控制器，从而实现了机械臂二位姿的实时反馈。
[0011]作为进一步的技术方案，在第一可调阻尼转轴的两端均设有一个调节螺栓，所述的第一液压缸通过钢丝绳与一个螺栓相连，第二液压缸通过钢丝绳与另一螺栓相连。
[0012]作为进一步的技术方案，在第二可调阻尼转轴的两端均设有一个调节螺栓，所述的第三液压缸通过钢丝绳与一个螺栓相连，第四液压缸通过钢丝绳与另一螺栓相连。
[0013]作为进一步的技术方案，在机械臂四内部设有角度尺，角度尺一端与机械臂四固定，输出端与机械臂三固定，从而在机械臂四绕轴与机械臂三段产生相对转动时，机械臂四内部的角度尺可以将机械臂四的位姿实时反馈给控制器。
[0014]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0015]1.主手上力或力矩力量的采集。不采用传统的扭矩传感器或者力传感器，而是采用主手结构件应变位移的方式，将应变片因形变而改变的电阻，以电流或者电压的形式实时采集出来，进而将其转变为主手所受到的力或力矩，并反馈给控制器。
[0016]2.力反馈原理。没有采用电机或扭矩电机等零部件，而是采用了液压或者气动装置，将远端执行装置的力量实时反馈给用户。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0019]图2是本专利技术底部回转结构的结构示意图；
[0020]图3是图2中的底部回转结构的部分结构示意图；
[0021]图4、图5、图7是机械臂内部结构的示意图；
[0022]图6是液压缸组部分的结构示意图；
[0023]图8是机械臂二、机械臂三、机械臂四的结构示意图；
[0024]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
[0025]1液压缸组、2底部回转结构、3机械臂一、4机械臂二、5机械臂三、6机械臂四；
[0026]11液压缸一；12液压缸二；13液压缸三；14液压缸四；15推杆；16钢丝绳，161钢丝绳；17拉线金属头；19拉线头固定螺栓；181拉线管一；182拉线管二；183拉线管三；184拉线管四；
[0027]21编码器；22编码器支架；23连接件；24连接件；25支撑板；26弹性联轴器，27回转轴承；28轴承连接件；
[0028]31阻尼转轴；32外壳；33应变片；34拉线一；35应变片；36可调阻尼转轴，361调节螺栓；37倾角传感器；38拉线二；
[0029]41外壳一；42外壳二；43角度尺；
[0030]51应变片；52应变片；53拉线三；51拉线四；
[0031]61壳体；62角度尺。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
[0034]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种力觉反馈主手。
[0035]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例提出的力觉反馈主手，具有6个自由度，是一种操作手柄，能够实时采集用户操作主手使用的力量，并将其反馈给控制器，同时能将远端采集的力量，经过控制器按比例或者需求力量大小，实时反馈给主手，使用户在操作主手的过程中感受到力得改变(力的改变可以由控制器实时控制)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种力觉反馈主手，其特征在于，包括液压缸组和底部回转结构，所述的底部回转结构可在水平面内回转，其通过阻尼转轴连接机械臂一，所述的机械臂一通过第一可调阻尼转轴连接机械臂二，所述的机械臂二通过旋转轴连接机械臂三、机械臂三通过第一可调阻尼转轴与机械臂四相连，第一液压缸和第二液压缸通过钢丝绳控制第一可调阻尼转轴正转或者反转；第三液压缸和第四液压缸通过钢丝绳控制第二可调阻尼转轴正转或者反转。2.如权利要求1所述的一种力觉反馈主手，其特征在于，在所述的机械臂一上还安装有倾角传感器，所述倾角传感器实时测量机械臂一相对于水平面的角度，并将其反馈给控制器。3.如权利要求1所述的一种力觉反馈主手，其特征在于，所述的机械臂一的壳体表面还设有应变片，应变片能检测到机械臂一的形变实时反馈给控制器。4.如权利要求1所述的一种力觉反馈主手，其特征在于，所述的旋转轴的端部设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：万熠，孙尧，梁西昌，李亚男，贺翔，陈飞，李庆民，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：