可分解为单自由度遥操作装置的二自由度虚拟力反馈装置

摘要

本发明公开了可分解为单自由度遥操作装置的二自由度虚拟力反馈装置，4根圆立柱连接面板和底板形成大台架，大力矩电机垂直固联于面板下；装有力和加速度传感器的大单摆臂经第一联轴套固联于大力矩电机转轴上端，该转轴下端接角位移传感器；下接圆立柱的4根短立柱支撑由4根小立柱连接小面板和基座板形成的小台架，小力矩电机安装在位于小台架下方的小面板上，大、小力矩电机的轴心线重合；摩擦传动轮经第三联轴套固联于小力矩电机转轴；类似大单摆臂的小单摆臂的根部固联于垂直安装在大单摆臂端部的传动轮轴上端，传动轮轴与摩擦传动轮由钢丝连接。该装置可分解为主从式单自由度遥操作装置，有一机两用、使用灵活、装卸方便、低成本的特点。

主权项

一种可分解为单自由度遥操作装置的二自由度虚拟力反馈装置，其特征在于，4根圆立柱连接面板和底板形成安装大力矩电机的大台架，大力矩电机紧贴面板固联在面板下方，大力矩电机的转轴垂直于面板和底板；大单摆臂通过第一联轴套固联在大力矩电机转轴上端，在大单摆臂根部设有应变式力传感器，在大单摆臂的末端设有加速度计，大力矩电机的转轴通过第二联轴套连接设置于底板的角位移传感器，大力矩电机、应变式力传感器、加速度计和角位移传感器组成以大力矩电机转轴为中心线的第一级单自由度力反馈手臂；安装小力矩电机的小面板由4根短立柱支撑，4根短立柱下端分别与所述面板的4根圆立柱相连，在所述小面板上4根短立柱的内侧，再用4根小立柱将基座板固联在小面板上方，形成倒置的小台架；小力矩电机紧贴小面板反面安装在小台架内，小力矩电机轴心线垂直于小面板并与大力矩电机的轴心线重合；摩擦传动轮通过第三联轴套固联在小力矩电机转轴一端，该转轴的另一端通过第四联轴套连接固定于基座板的角位移传感器；小单摆臂的根部固定在具有摩擦轮的传动轮轴上端，该传动轮轴通过嵌在大单摆臂前端内的轴承垂直安装在大单摆臂上；摩擦传动轮通过钢丝与安装在大单摆臂末端、具有与摩擦传动轮相同直径摩擦轮的传动轮轴相连，在小单摆臂上对应大单摆臂安装传感器的部位，分别设有和大单摆臂相同的加速度计和应变式力传感器，由此形成一个以大单摆臂前端轴承孔的中心线为转轴的第二级单自由度力反馈手臂；另外，在可分解为单自由度遥操作装置的二自由度虚拟力反馈装置的前述状态下，分别卸下安装在大单摆臂上的钢丝、传动轮轴和小单摆臂以及直角形支架，卸下位于面板上的4根短立柱，将包括小力矩电机、第三联轴套和角位移传感器的小台架作为整体从台架上卸下，以小面板在上放置小台架，将已卸下的小单摆臂固联在小力矩电机转轴上端的第三联轴套上，组成一个独立的单自由度子系统；将留在台架内的大力矩电机与大单摆臂作为另一个独立的单自由度转动力臂子系统；将这两个子系统隔开放置，并通过两组信号输入与控制输出线路分别接入由通信线路连接的两台上位计算机的信号输入和控制输出通道，由此构成可进行单自由度遥操作实验的主从式单自由度力/位移遥操作实验装置。