[发明专利]三自由度转动力反馈手控器

权利要求书

1.一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：由固定基座（1）、旋转A（2）、旋转B（3）、旋转C（4）、力矩传感器A（5）、力矩传感器B（6）、力矩传感器C（7）和操作手柄（8）组成；

旋转A（2）和旋转B（3），旋转B（3）和旋转C（4）的旋转轴轴线始终保持正交；

固定基座（1）与旋转A（2）中的转动座（208）连接；转轴（207）通过两个角接触球轴承与一个双向推力轴承与转动座（208）连接；转轴（207）一端连接直流伺服电机，一端连接力矩传感器A（5），然后再连接转动架（306）；电机可以带动转轴（207）、力矩传感器A（5）和转动架（306）可以绕竖直轴线旋转；

旋转B（3）的基座包括转动架（306）、转动架支撑a（307）和转动架支撑b（308）；转动轴由通过螺钉连为一体的转轴a（309）、转轴b（310）、转轴c（311）、力矩传感器B（6）和转轴d（312）组成，其通过两个角接触球轴承与旋转B（3）的基座连接；电机输出轴与转轴a（309）相连，电机可以带动转轴a（309）、转轴b（310）、转轴c（311）和转轴d（312）绕水平轴线旋转；

转动座（408）穿过转轴c（311）的圆孔用螺钉连接，作为旋转C（4）的基座；旋转C（4）中其余部分的连接方式与旋转A（2）的连接方式相同，转轴（407）与操作手柄（8）之间通过力矩传感器C（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：三个转动方向均安装有力矩传感器，简化受力分析过程，可以精确的得到各个方向的力矩反馈值。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：在旋转A（2）与旋转C（4）中采用角接触球轴承作支撑，然后根据双向推力球小偏角的特征，减小由于轴承原因带来的晃动，提高力反馈设备精度。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：驱动电机外加谐波减速器，可以有效的提高反馈力矩的范围，提高角度分辨率，并且减小回程间隙，优化使用性能。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：三个方向的旋转半径近似相等，在进行力矩反馈时各个方向感觉相似度高。

6.根据权利要求1所述的一种三自由度转动力反馈设备，其特征在于：三个转动方向可以分别控制，通过检测各个方向的力矩值，然后通过PID控制器，控制电机输出相应的速度，达到良好的控制效果。