[发明专利]一种救援机器人的七自由度力反馈手柄及操作方法

权利要求书

1.一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，包括操作手柄本体，所述操作手柄本体的内部安装力反馈装置，力反馈装置将力矩实时传递至操作手柄本体；当机械臂末端负载超出额定值时，力反馈装置自锁；

所述力反馈装置包括x方向、y方向和z方向的齿轮驱动机构，所述齿轮驱动机构分别连接电位器，通过电位器将信号发送至控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述操作手柄本体上部安装两个小手柄，所述小手柄具有x方向移动和y方向移动两个自由度；每个自由度的运动均可通过传动装置转换为旋转运动，并通过电位器检测旋转角度。

3.根据权利要求1所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述齿轮驱动机构包括力矩电机、传动齿轮组和传动轴，所述力矩电机通过传动齿轮组连接传动轴，所述传动轴连接电位器。

4.根据权利要求3所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述力矩电机为直流力矩电机。

5.根据权利要求1所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述操作手柄本体后部设有使能开关。

6.根据权利要求1所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述机械臂的末端安装三维力传感器，三维力传感器将力信号转换成电信号传至控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄，其特征在于，所述齿轮驱动机构均与操作手柄本体内部传动机构相连。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)机械臂抓取重物后，操作人员旋转操作手柄本体沿某一方向移动，通过电位器将所述方向的移动转换为电信号发送给控制系统；

步骤(2)控制系统接收到信号后，将机械臂末端执行器在所述方向的运动转变为各个关节空间的运动，并通过液压驱动装置控制液压缸运动；

步骤(3)三维力传感器检测到末端执行器的重物，将力信号转换为电信号传递给控制系统，控制系统控制力矩电机，经传动齿轮组和传动轴将力矩传递至操作手柄本体，此时操作人员感受到力反馈；当机械臂末端超载或碰到障碍物时力反馈大，限制操作手柄本体的操作。

9.根据权利要求8所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄的操作方法，其特征在于，所述方向为x方向、y方向或z方向。

10.根据权利要求8所述的一种救援机器人的七自由度力反馈手柄的操作方法，其特征在于，机械臂上安装位置传感器，位置传感器实时检测各个臂的运动情况并反馈至控制系统，构成闭环控制。