[实用新型]一种用于力反馈的串联机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于力反馈的串联机器人,属于机器人机械技术领域。

背景技术

人类获取外界信息很大程度通过视觉来获取的，通过触觉占的比重很小，但是触觉是人类感知外界客观事物真实存在的唯一渠道，而要实现机械装置与人类进行互动，就要在机械结构上增加各种传感器和力反馈装置，尽可能使操作者感受真实，因此，对于基于力反馈的机械手臂的研究，就显得非常重要了。通过力反馈，我们可以在虚拟的环境里，感知虚拟的物体的阻力和摩擦，感知重力和惯性，触觉的表现技术往往需要借助于力反馈的机械装置来实现，计算机对传感器获得的数据进行处理，将数据传递给力反馈装置，借助它给予操作者真实的力量和矢量，实现触觉的感知，让操作者感受到虚拟环境中真实的力，使人机交互更自然、真实。现阶段，虚拟现实的听觉、视觉的相关技术已经较为成熟，有关触觉的技术正在不断完善和发展，有关触觉技术的应用领域非常广泛，比如医疗，机器人和制造领域，游戏，教育和生活等领域，力反馈可以给予操作者更真实的触感，从而可以更精确的对物体进行定位，提高了精度，极大地增强了沉浸感，节省了的费用。本实用新型主要是机器人手臂的机械本体部分，包括总体结构设计和非标准零部件的设计，该手臂的施力物体是人的手部，针对手部的活动速度，机械手臂给予操作者实时的力反馈的触感。本实用新型的目的是针对现有的用于力反馈机器人控制装置关节结构复杂、体积庞大、价格昂贵等缺点，本实用新型整体结构简捷紧凑、体积小、工作空间大、各关节连接可靠。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的用于力反馈的机器人控制装置关节结构复杂、体积庞大、价格昂贵等缺点，提出了一种用于力反馈的串联机器人结构设计，极大简化了用于力反馈的机器手臂控制系统。

本实用新型的技术方案：

用于力反馈的串联机器手臂包括基座部分、机械手臂部分、腕部前连接和腕部机构，机械手臂部分包括大臂、小臂、升降机构和转臂，所述的大臂一端水平转动安装在基座上端，所述的小臂的一端水平转动安装在大臂上，另一端安装有竖直的升降装置，升降装置能够带动其以及其以上的部分上下移动，转臂安装在升降装置的顶端，转臂实现腕部前连接在其轴线上转动的动作，腕部整体回转安装在转臂一端上，所述的腕部整体包括手腕部前连接和腕部机构，所述的各关节的回转副和摆动副、腕部前连接和腕部内的末端执行件实现的运动分别由一台伺服电机驱动。

进一步地，所述第一动力装置是用于驱动大臂旋转的固定在底座上的第一伺服电机，所述第一伺服电机，设置于大臂的下方并通过一安装座与底座连接。

进一步地，所述的第二动力装置是用于驱动小臂旋转的固定在大臂上的第二伺服电机，其动力输出通过传动比为1:1的第一同步齿形带，进行远距离的传动动力，目的是为了驱动小臂的水平转动，大臂的两端内部分别置于带轮，用于动力输送，大臂内的带轮上通过精密谐波减速机构谐波减速器与小臂相连，带动其转动。

进一步地，所述的第三动力装置是固定在小臂上一端的伺服电机为用于驱动升降机构实现转臂的上下移动；所述的伺服电机将动力传递给凸缘联轴器，通过平键连接方式从而带动丝杠的旋转，使滚珠丝杠螺母副升降，从而使转臂及腕部整体升降，在所述旋转伺服电机与凸缘联轴器之间还设置有一精密谐波减速机构谐波减速器。

进一步地，转臂通过安装座以及平键与升降装置连接的。

进一步地，所述的第四动力装置是用于驱动腕部前连接转动的伺服电机，所述的旋转伺服电机设置于转臂内部，所述的转臂一侧装置于电机保护盖，所述的转臂另一侧伺服电机与腕部前连接相连接，伺服电机将动力带动腕部前连接和腕部在转臂轴线上的旋转；在所述的旋转伺服电机与所述的腕部前连接之间还设置有一精密谐波减速机构。

进一步地，所述的腕部前连接装置两侧分别装置第五动力与第六动力，所述的第五动力装置是用于驱动齿轮箱体转动的伺服电机，其动力输出通过传动比为1:1的第二同步齿形带，进行远距离的传动动力，带轮通过谐波减速机构与齿轮箱体连接。

进一步地，所述的第六动力装置是用于驱动第一锥齿轮转动的伺服电机，其动力输出通过传动比为1:1的第二同步齿形带进行远距离的传动动力，所述的第一锥齿轮带动第二锥齿轮旋转，从而使末端执行件旋转。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型是由基座部分、机械手臂部分、腕部前连接和腕部机构四部分构成，其结构较为简单，制造成本低廉，具有较大的推广价值和市场利益。