利索能及
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专利号: 2024104934555
申请人: 临沂大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,包括基座,基座上表面连接装件立板;

位置检测‑力反馈机构,包括沿圆周方向均匀设置在装件立板上的至少三组第一鱼眼关节,第一鱼眼关节围合成的圆心处设有绕垂直轴转动的支撑架,支撑架上设有转动连接的齿轮,带有齿条的伸缩杆穿过支撑架并绕水平轴转动,水平轴连接在支撑架上,齿条与齿轮啮合,垂直轴、水平轴和齿轮分别与相应的伺服电机连接,所有伺服电机上均设有编码器;

姿态检测‑力反馈机构,包括手柄圆盘,手柄圆盘一侧连接手柄,另一侧通过万向节连接伸缩杆的一端;手柄圆盘连接伸缩杆的一侧沿圆周方向均匀设置有至少三组第二鱼眼关节,每一组第二鱼眼关节通过驱动丝与相对应的第一鱼眼关节连接,第一鱼眼关节内设有与驱动丝对应连接的绕线轮,绕线轮与驱动丝伺服电机的转轴连接,驱动丝伺服电机上设有驱动丝伺服编码器。

2.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,当伸缩杆的水平转角与垂直转角均为零时,第二鱼眼关节在装件立板上的投影圆心,与第一鱼眼关节在装件立板上的投影圆心之间构成连线,连线之间互呈设定角度。

3.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述垂直轴连接水平摆动伺服电机的转轴,水平轴连接垂直摆动伺服电机的转轴,齿轮与前后移动伺服电机的转轴连接,所有伺服电机分别与相应的编码器连接。

4.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述伸缩杆穿过支撑架,与水平轴上的滑套连接,滑套和伸缩杆的截面为矩形。

5.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述伸缩杆上设置有齿条,齿条与支撑架上的齿轮啮合,齿轮与前后移动伺服电机的转轴连接,前后移动伺服电机固定在滑套上,前后移动伺服电机与相应的编码器连接。

6.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述手柄圆盘通过圆盘万向节与伸缩杆的一端连接。

7.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述第二鱼眼关节上设有第二鱼眼驱动丝导向管,驱动丝一端与第二鱼眼关节固定连接,另一端从第二鱼眼驱动丝导向管穿出后,穿过第一鱼眼关节的第一鱼眼驱动丝导向管,与第一鱼眼关节内的驱动丝长度测量装置及张力调整装置连接。

8.如权利要求7所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述驱动丝长度测量装置及张力调整装置包括驱动丝绕线轮、驱动丝伺服电机和驱动丝伺服编码器;进入第一鱼眼关节的驱动丝,缠绕在驱动丝绕线轮上,驱动丝绕线轮与驱动丝伺服电机的转轴连接,驱动丝伺服电机与驱动丝伺服编码器连接,通过驱动丝伺服编码器测量驱动丝长度变化量。

9.如权利要求1所述的一种绳驱并联多自由度主操作手,其特征在于,所述手柄圆盘中心位置设有有手柄转动伺服电机,手柄转动伺服电机的转轴连接手柄,手柄转动伺服电机连接编码器,通过编码器测量手柄绕手柄圆盘中心轴线的转动角度,利用手柄转动伺服电机向手柄输出反馈力。

10.基于权利要求1‑9任一项所述绳驱并联多自由度主操作手的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:

当手柄连同伸缩杆发生位置变化,通过相应的编码器获取支撑架绕垂直轴转动的角度,伸缩杆绕水平轴转动的角度,以及被齿条啮合带动的齿轮所旋转的角度,在姿态检测‑力反馈机构中驱动丝的配合下,利用与编码器相对应的伺服电机,通过伸缩杆向手柄产生对应方向的反馈力;

当手柄连同伸缩杆发生姿态变化,通过第一鱼眼关节内的绕线轮和编码器,获取驱动丝的长度变化量,得到手柄圆盘在水平和垂直方向的转动角度,在位置检测‑力反馈机构中伺服电机的配合下,通过与绕线轮连接的伺服电机改变驱动丝的张力,将水平和垂直方向的姿态调整力反馈至手柄;

利用编码器获取手柄绕手柄圆盘中心轴线的转动角度,利用相应的手柄转动伺服电机向手柄输出反馈力。