并聯(lián)式六維力反饋裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種并聯(lián)式六維力反饋裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]六維力反饋裝置能夠讓操作者感受到執(zhí)行端六維力和力矩的操作器，能夠讓操作者有更好的空間感受和更強(qiáng)的真實(shí)感，六維力反饋裝置應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡潔緊湊、運(yùn)動(dòng)空間大、運(yùn)動(dòng)慣量小、靈巧度好等特點(diǎn)。
[0003]北京郵電大學(xué)宋荊洲等研制了六自由度力反饋手控器，該操作器的驅(qū)動(dòng)器固定在機(jī)架，運(yùn)動(dòng)慣量小，但是結(jié)構(gòu)不夠簡潔緊湊，并且由于直線電機(jī)的布置位置限制了操控器的運(yùn)動(dòng)范圍，導(dǎo)致操作器運(yùn)動(dòng)空間小。北京航空航天大學(xué)張玉茹等研制了一種新型的六自由度力反饋裝置，華南理工大學(xué)肖南峰設(shè)計(jì)了具有力感覺的六自由度操作器，其運(yùn)動(dòng)部分均安裝有驅(qū)動(dòng)裝置，因此運(yùn)動(dòng)慣量大，運(yùn)動(dòng)性能較差。
[0004]盡管國內(nèi)外有許多學(xué)者研宄六維力反饋裝置，但是實(shí)際中由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，因此需要選擇的結(jié)構(gòu)也有很大差別，各項(xiàng)性能指標(biāo)尚需進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)空間大、運(yùn)動(dòng)慣量小的并聯(lián)式六維力反饋裝置。其技術(shù)方案為:
一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，包括操作臺(tái)、固定臺(tái)和連接于操作臺(tái)與固定臺(tái)之間的三條支鏈，其特征在于:每條支鏈均包含一個(gè)上連桿、一個(gè)下連桿、一個(gè)槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊、一個(gè)U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊和一個(gè)十字支座，其中上連桿的一端通過球鉸與操作臺(tái)連接，其另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與下連桿的一端連接，下連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的中部連接，U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與十字支座連接，下連桿的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面-平面高副與槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊連接，槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與十字支座連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圓柱面-平面高副的運(yùn)動(dòng)副元素平面平行，下連桿下端的轉(zhuǎn)動(dòng)副、U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副和槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于同一點(diǎn)，十字支座與固定臺(tái)固接。本發(fā)明通過主力矩電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊和U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊，通過補(bǔ)償力矩電機(jī)控制上連桿和下連桿的夾角，實(shí)現(xiàn)操作臺(tái)上的精確六維力輸出。
[0006]所述的并聯(lián)式六維力反饋裝置，三條支鏈關(guān)于固定臺(tái)的垂直于其上平面的幾何軸線均布，下連桿下端的轉(zhuǎn)動(dòng)副和U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直，槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副和U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)為:(1)結(jié)構(gòu)緊湊，工作空間大；(2)主力矩電機(jī)安裝在固定臺(tái)上，運(yùn)動(dòng)慣量??；(3)采用補(bǔ)償力矩電機(jī)進(jìn)行六維力的微量補(bǔ)償，易于實(shí)現(xiàn)精確力控制。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1、操作臺(tái)2、球鉸 3、上連桿 4、補(bǔ)償力矩電機(jī)5、轉(zhuǎn)動(dòng)副6、下連桿7、主力矩電機(jī)8、主力矩電機(jī)9、固定臺(tái)10、圓柱面-平面高副11、轉(zhuǎn)動(dòng)副12、槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊13、轉(zhuǎn)動(dòng)副14、U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊15、轉(zhuǎn)動(dòng)副16、十字支座。
【具體實(shí)施方式】
[0011]每條支鏈均包含一個(gè)上連桿3、一個(gè)下連桿6、一個(gè)槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊12、一個(gè)U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊14和一個(gè)十字支座16，其中上連桿3的一端通過球鉸2與操作臺(tái)I連接，其另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副5與下連桿6的一端連接，補(bǔ)償力矩電機(jī)4與轉(zhuǎn)動(dòng)副5同軸安裝，下連桿6的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副11與U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊14的中部連接，U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊14的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副15與十字支座16連接，主力矩電機(jī)8與轉(zhuǎn)動(dòng)副15同軸安裝，下連桿6的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面-平面高副10與槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊12連接，槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊12的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副13與十字支座16連接，主力矩電機(jī)7與轉(zhuǎn)動(dòng)副13同軸安裝，轉(zhuǎn)動(dòng)副13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圓柱面-平面高副10的運(yùn)動(dòng)副元素平面平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副11、轉(zhuǎn)動(dòng)副13和轉(zhuǎn)動(dòng)副15的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于同一點(diǎn)，十字支座16與固定臺(tái)9固接。通過驅(qū)動(dòng)三條支鏈下端的主力矩電機(jī)7和8，就能夠在操作臺(tái)I上獲得相應(yīng)的六維力，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)副5處的補(bǔ)償力矩電機(jī)4，能夠?qū)Σ僮髋_(tái)I上的六維力進(jìn)行微調(diào)，實(shí)現(xiàn)精確控制。
[0012]三條支鏈關(guān)于固定臺(tái)9的垂直于其上平面的幾何軸線均布，轉(zhuǎn)動(dòng)副11和轉(zhuǎn)動(dòng)副15的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副13和轉(zhuǎn)動(dòng)副15的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直時(shí)，性能最佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，包括操作臺(tái)(1)、固定臺(tái)(9)和連接于操作臺(tái)(I)與固定臺(tái)(9)之間的三條支鏈，其特征在于:每條支鏈均包含一個(gè)上連桿(3)、一個(gè)下連桿(6)、一個(gè)槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(12)、一個(gè)U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(14)和一個(gè)十字支座(16)，其中上連桿(3)的一端通過球鉸(2)與操作臺(tái)(I)連接，其另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(5)與下連桿(6)的一端連接，補(bǔ)償力矩電機(jī)(4)與轉(zhuǎn)動(dòng)副(5)同軸安裝，下連桿(6)的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(11)與U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(14)的中部連接，U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(14)的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(15)與十字支座(16)連接，主力矩電機(jī)(8)與轉(zhuǎn)動(dòng)副(15)同軸安裝，下連桿(6)的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面-平面高副(10)與槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(12)連接，槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊(12)的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)與十字支座(16)連接，主力矩電機(jī)(7)與轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)同軸安裝，轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與圓柱面-平面高副(10)的運(yùn)動(dòng)副元素平面平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副(11 )、轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)和轉(zhuǎn)動(dòng)副(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相交于同一點(diǎn)，十字支座(16)與固定臺(tái)(9)固接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，其特征在于:三條支鏈關(guān)于固定臺(tái)(9)的垂直于其上平面的幾何軸線均布，轉(zhuǎn)動(dòng)副(11)和轉(zhuǎn)動(dòng)副(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直，轉(zhuǎn)動(dòng)副(13)和轉(zhuǎn)動(dòng)副(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線互相垂直。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種并聯(lián)式六維力反饋裝置，包括操作臺(tái)、固定臺(tái)和連接于操作臺(tái)與固定臺(tái)之間的三條支鏈，其特征在于：每條支鏈均包含上連桿、下連桿、槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊、U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊和十字支座，其中上連桿的一端通過球鉸與操作臺(tái)連接，其另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與下連桿的一端連接，下連桿的另一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的中部連接，U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與十字支座連接，下連桿的中部為圓柱形結(jié)構(gòu)，通過圓柱面-平面高副與槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊連接，槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與十字支座連接。本發(fā)明通過主力矩電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)槽型轉(zhuǎn)動(dòng)塊和U型轉(zhuǎn)動(dòng)塊，通過補(bǔ)償力矩電機(jī)控制上連桿和下連桿的夾角，實(shí)現(xiàn)操作臺(tái)上的精確六維力輸出。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號(hào)】CN104842342
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510269664
【發(fā)明人】張彥斐, 宮金良, 張凱
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日