一种具有机械臂的力觉操作器

摘要

本发明公开了一种具有机械臂的力觉操作器，其包含六个转动关节，因此它具有六个自由度。采用类似工业机械臂的串联连杆方式布置，第一关节在最底部，第六关节在最末端。第二、三关节处采用了平行连杆机构的布置方式，将第三关节电机放置于转盘上，角度传感器放置在关节轴线上，这种方式在保证了位置精度和结构刚度的同时，也减小了结构的转动惯量。下面三个关节中，采用带有张紧装置的绳传动机构，保证无间隙的情况下，提供了大的力反馈能力；上面的三个关节采用直接传动驱动。从第一关节到第五关节的关节轴处都是采用的U型拨叉的连接方式，保证了结构强度和精度。

主权项

一种具有机械臂的力觉操作器，其特征在于：包含六个转动关节，因此它具有六个自由度；采用串联连杆方式布置，第一关节在最底部，第六关节在最末端；第二、三关节处采用了平行连杆机构的布置方式，将第三关节电机放置于转盘上，角度传感器放置在关节轴线上，在保证了位置精度和结构刚度的同时，也减小了结构的转动惯量；下面三个关节中，采用带有张紧装置的绳传动机构，保证无间隙的情况下，提供了大的力反馈能力；上面的三个关节采用直接传动驱动；从第一关节到第五关节的关节轴处都是采用的U型拨叉的连接方式，保证了结构强度和精度；上述最远端的第六关节控制着末端姿态中的偏航自由度，它由操作手柄、力矩电机以及角度传感器构成，电机与角度传感器在转轴方向上顺序连接，传动方式为直接驱动；与第六关节连接的是第五关节；第五关节的主体是一个U型拨叉，拨叉的两端分别固定驱动电机和角度传感器；第五关节的轴通过螺钉与第六关节的主体部分连接；第六关节相对于第五关节的位置可调节；第五关节采用直接驱动的方式，电机与角度传感器分别布置于转轴的两端；第五关节控制着末端姿态的俯仰自由度；第四关节控制着末端姿态的翻滚自由度，通过连杆与第五关节的拨叉连接，第四关节上力矩电机与角度传感器在转轴方向上顺序连接，传动方式为直接驱动；第三关节与第二关节分别控制着末端的两个位置自由度；第三关节与第二关节分布于平行连杆结构的两个转轴上，第三关节处于上方位置，与第四关节靠近，第二关节在下方位置；第三关节的角度传感器固定在关节轴向上，但是，驱动电机放置于下方的转盘上，电机的驱动力通过绳传动机构和平行连杆结构传递到第三关节上；第二关节的角度传感器也固定于此关节的轴线上，固定在转盘上控制电机也采用绳传动机构，将驱动力传递到第二关节的轴线上；第一关节位于最下面的底板上，它控制着末端位置的一个自由度；第一关节的关节轴与安装第二关节、第三关节电机的转盘固定连接；此关节转动时，将带动整个转盘以及转盘上各部分一起转动；第一关节采用绳传动结构，电机固定在底座上，底座是整个设备的支撑；角度传感器于关节轴的轴线上固定；第一关节与底座紧密的联系在一起；在底座上固定有第一关节的主体部分、手柄回零结构、电气连接件以及控制电路。