一种可扩展连接的6自由度力反馈机械臂

摘要

本发明公开了一种可扩展连接的6自由度力反馈机械臂，包括底座机构、设置在底座机构上的平行四连杆机构、设置于平行四连杆机构末端的末端执行器机构，该装置能用于捕捉手腕运动，能与力反馈数据手套、扳手等工具扩展连接。本发明中用于确定扩展连接处空间位置的三个自由度均具有力觉反馈，力反馈通过直流伺服电机与线传动减速机构相配合来实现，用于确定扩展连接处空间姿态的三个自由度通过三个高精度光电编码器来检测，同时还为数据手套、扳手、螺丝刀等扩展设备与工具在虚拟操作中空间位置与姿态的获取并获得扩展连接处的反馈力提供了一个很好的硬件平台，结构紧凑、运动空间大、刚度高、定位精确，用途广泛。

主权项

一种可扩展连接的6自由度力反馈机械臂，包括底座机构(1)、设置在底座机构上的平行四连杆机构(2)、设置于平行四连杆机构(2)末端的末端执行器机构(3)，其特在于：所述底座机构(1)包括四角设有支撑脚(111)的底座支撑平台(112)、水平转动地设置在底座支撑平台(112)上的减速从动轮(121)，所述底座支撑平台(112)上通过第一支撑架(41)设置有第一驱动执行元件(51)，所述第一驱动执行元件(51)输出轴前端连接有通过钢丝绳驱动减速从动轮(121)的第一主动轮(61)，后端设置有第一传感检测元件(71)，所述减速从动轮(121)上端面设置有通过第二支撑架(42)固定的第二驱动执行元件(52)，以及通过第三支撑架(43)固定的第三驱动执行元件(53)，所述第二驱动执行元件(52)的输出轴前端连接有缠绕钢丝绳的第二主动轮(62)，后端设置有第二传感检测元件(72)，所述第三驱动执行元件(53)的输出轴前端连接有缠绕钢丝绳的第三主动轮(63)，后端设置有第三传感检测元件(73)；所述平行四连杆机构(2)包括设置于减速从动轮(121)上端面的肩部机构、与所述肩部机构驱动连接的杆件机构，所述肩部机构包括设置在减速从动轮(121)上端面的两个第四支撑架(131)，水平设置在两个第四支撑架(131)之间的回转轴(21)，所述回转轴(21)上通过轴承依次转动地设置有通过钢丝绳连接第二主动轮(62)的第一扇形减速从动轮(221)、中间旋转块(223)、通过钢丝绳连接第三主动轮(63)的第二扇形减速从动轮(222)，所述中间旋转块(223)与第一扇形减速从动轮(221)之间固定连接有中间连接块(224)，所述第一扇形减速从动轮(221)的轮辋内侧设置有两个配重块(226)，所述第二扇形减速从动轮(222)的轮辋内侧设置有一个配重块(226)；所述的杆件机构包括第一杆件(231)、第二杆件(232)、第三杆件(233)，所述第一杆件(231)和第二杆件(232)相互平行，所述第一杆件(231)的一端连接中间旋转块(223)，另一端与第三杆件(233)活动铰接，所述第二杆件(232)一端通过连接销(234)与第二扇形减速从动轮(222)活动铰接，另一端与第三杆件(233)活动铰接；所述末端执行器机构(3)包括用于连接第三杆件(233)末端的固定块、开口朝下的方槽形固定件、绕空间Z轴转动连接于固定件中部与固定块之间的第四传感检测元件(74)、绕空间Y轴转动设置于固定件两侧壁之间的中间旋转机构，所述固定件一侧设置有检测中间旋转机构转动的第五传感检测元件(75)，所述中间旋转机构包括环状部件、绕空间X轴转动设置于环状部件内孔的手腕支撑架(323)，所述环状部件上设置有连接第四主动轮(64)的第六传感检测元件(76)，所述第四主动轮(64)通过钢丝绳与手腕支撑架(323)相连接。