[发明专利]一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构

说明书

本发明涉及一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构，属于遥操作主手技术领域，解决了现有遥操作主手的输出力小、大惯量、刚度低、结构及加工装配工艺复杂的问题。该三自由度并联机构，包括基座和三条驱动支链，基座中心设置轴座槽，轴座槽内转动连接有轴座；还包括被动约束支链，被动约束支链包括被动约束连杆，被动约束连杆能够穿过轴座并沿被动约束连杆的轴线移动；驱动支链包括第一驱动连杆和第二驱动连杆，两根驱动连杆通过连杆球副连接；第一驱动连杆通过驱动转动轴安装在基座的外周，第二驱动连杆通过连接件球副与被动约束连杆连接。本发明的三自由度并联机构，能够广泛用于三维造型、触觉仿真、遥操作、虚拟现实等技术领域。

技术领域

本发明涉及遥操作主手技术领域，尤其涉及一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构。

背景技术

力反馈主手是主从遥操作机器人系统的关键设备，它是从端机械手进行实时运动控制的输入设备，当主手将从手与未知环境之间的相互作用力提供给操作者，主手则成为一种力觉感知/接口设备。力反馈是指在人机交互过程中，计算机对用户的输入做出响应，并通过力反馈设备作用于用户的过程。目前，力反馈遥操作主手设备已广泛应用于三维造型、触觉仿真、遥操作、虚拟现实、医学手术等技术领域。

目前，商用力反馈设备通常采用串联机构或并联机构，然而采用串联机构力反馈设备具有输出力小、刚度小、位姿分辨率低等缺陷；力反馈设备采用最多的并联机构是Delta机构，Delta并联机构最早是由clavel在1985年提出一种可实现纯平面运动的并联机器人，并且在运动支链中采用平行四边形机构约束动平台的转动自由度，Clavel在1988年提出了分支中含有球面四杆机构的Delta并联机器人，被视为三自由度移动并联机构的一个里程碑，该机构包含12个球副，9个转动副和17个构件，非常适于完成小质量物体的拿放操作，然而现有Delta三自由度并联机构多采用三组平行四边形杆件作为支链，此结构的三自由度并联机构的连杆数目多、结构复杂、加工和装配复杂，还存在惯量相对较大、机械刚度低的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构，用以解决现有遥操作主手的并联机构输出力小、惯量大、刚度低、结构及加工装配工艺复杂的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构，包括基座和三条驱动支链，所述基座中心设置轴座槽，所述轴座槽内转动连接有轴座；

还包括被动约束支链，所述被动约束支链包括被动约束连杆，所述被动约束连杆能够穿过所述轴座并沿所述被动约束连杆的轴线移动；

所述驱动支链包括第一驱动连杆和第二驱动连杆，所述第一驱动连杆和第二驱动连杆通过连杆球副连接；

所述第一驱动连杆通过驱动转动轴安装在基座的外周，所述第二驱动连杆通过连接件球副与被动约束连杆连接。

进一步地，所述轴座包括第一轴座和第二轴座，所述第一轴座通过第一轴座转动轴与轴座槽连接，所述第一轴座和第二轴座通过第二轴座转动轴连接。

进一步地，所述被动约束连杆通过移动副与第二轴座转动轴连接。

进一步地，所述第一轴座转动轴与第二轴座转动轴垂直设置，所述移动副与第二轴座转动轴垂直设置。

进一步地，所述基座为等边三角形结构或者圆形结构。

进一步地，所述被动约束连杆固定设置有连接件，所述连接件垂直于所述轴线的截面为圆形、正三角形或正六边形。

进一步地，所述连接件球副为三个且均匀分布在所述连接件的外周；

所述驱动转动轴为三个且均匀分布在所述基座的外周。

进一步地，所述第二驱动连杆的长度大于所述第一驱动连杆的长度。