一种单自由度力反馈手柄.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110666821A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201810718113.3(22)申请日2018.07.03(71)申请人中国科学院沈阳自动化研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区南塔街114号(72)发明人刘连庆杨铁赵亮于鹏杨洋刘柱(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人白振宇(51)Int.Cl.B25J13/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种单自由度力反馈手柄(57)摘要本发明涉及一种单自由度力反馈手柄，直流伺服电机的上端与手柄齿轮箱连接，下端与手柄控制箱连接，齿轮力反馈压板A与齿轮力反馈压板B的一端均插设于手柄齿轮箱内，且分别设置有齿轮A及齿轮B，齿轮B与直流伺服电机上端的输出轴连接，齿轮A通过轴系可相对转动地安装在手柄齿轮箱内，并与齿轮B相啮合，齿轮力反馈压板A与齿轮力反馈压板B的另一端为夹持端，在齿轮力反馈压板A与齿轮力反馈压板B的另一端中间设有安装在手柄齿轮箱上的角度限位板；手柄控制箱内分别容置有磁旋转编码器、手柄控制器及手柄驱动器，直流伺服电机下端的输出轴连接有与磁旋转编码器对应设置的磁体。本发明具有结构紧凑、重量轻、灵活性及适应性强等特点。CN110666821ACN110666821A权利要求书1/1页1.一种单自由度力反馈手柄，其特征在于：包括手柄齿轮箱(5)、齿轮力反馈压板A(2)、角度限位板(3)、齿轮力反馈压板B(4)、直流伺服电机(7)、手柄控制箱(8)、磁体(10)、磁旋转编码器(11)、手柄控制器(12)及手柄驱动器(13)，其中直流伺服电机(7)的上端与手柄齿轮箱(5)连接，下端与手柄控制箱(8)连接，所述齿轮力反馈压板A(2)与齿轮力反馈压板B(4)的一端均插设于手柄齿轮箱(5)内，且分别设置有齿轮A(15)及齿轮B(16)，该齿轮B(16)与所述直流伺服电机(7)上端的输出轴连接，所述齿轮A(15)通过轴系(6)可相对转动地安装在手柄齿轮箱(5)内，并与所述齿轮B(16)相啮合，所述齿轮力反馈压板A(2)与齿轮力反馈压板B(4)的另一端为夹持端，在该齿轮力反馈压板A(2)与齿轮力反馈压板B(4)的另一端中间设有安装在所述手柄齿轮箱(5)上的角度限位板(3)；所述手柄控制箱(8)内分别容置有磁旋转编码器(11)、手柄控制器(12)及手柄驱动器(13)，所述直流伺服电机(7)下端的输出轴连接有与磁旋转编码器(11)对应设置的磁体(10)；所述直流伺服电机(7)通过齿轮A(15)、齿轮B(16)的啮合驱动齿轮力反馈压板A(2)、齿轮力反馈压板B(4)开合，所述磁体(10)随直流伺服电机(7)下端的输出轴旋转，通过所述磁旋转编码器(11)采集齿轮力反馈压板A(2)、齿轮力反馈压板B(4)的开合角度。2.根据权利要求1所述的单自由度力反馈手柄，其特征在于：所述手柄控制箱(8)的上端与直流伺服电机的下端相连，手柄控制箱8的下端连接有手柄下安装板(14)，该手柄下安装板(14)的上表面安装有铜柱(17)，所述磁旋转编码器(11)、手柄控制器(12)及手柄驱动器(13)由上至下分别安装于该铜柱(17)上。3.根据权利要求2所述的单自由度力反馈手柄，其特征在于：所述手柄控制器(12)、手柄驱动器(13)及直流伺服电机(7)顺序连接。4.根据权利要求1所述的单自由度力反馈手柄，其特征在于：所述直流伺服电机(7)下端的输出轴通过磁体转接轴(9)与磁体(10)连接。5.根据权利要求1所述的单自由度力反馈手柄，其特征在于：所述手柄齿轮箱(5)的上端安装有手柄上安装板(1)，下端与所述直流伺服电机(7)的上端相连，所述轴系(6)的两端分别安装于手柄上安装板(1)及手柄齿轮箱(5)的底板上，所述齿轮A(15)转动安装在该轴系(6)上。2CN110666821A说明书1/3页一种单自由度力反馈手柄技术领域[0001]本发明属于力反馈控制技术、主从遥操作领域，具体地说是一种单自由度力反馈手柄，主要用于远程诊疗急救、远程运动再现与力反馈等远程操作。背景技术[0002]随着工业技术的迅速发展，多自由度机器人在一些特殊的要求和环境下能够顺利完成复杂的任务，如装配、焊接等行业得到广泛应用，并已经实现了自动化控制；但在核辐射、火灾及反恐作战现场等非结构环境、多样化任务作业中，仍很难实现机器人的自动作业，仍需要人员参与控制，主从遥操作是最常用的操作方法。但现有遥操作系统中主手端手柄处多采用控制按钮触发控制指令，无法对从手末端工具夹持角度进行控制，更无法感知从手末端工具的真实操作力，对远程遥操作控制的直观性、稳定性和可靠性造成影响。发明内容[0003]为了解决遥操作系