[发明专利]机器人仿型控制方法及其装置

权利要求书

1.机器人仿型控制方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一，使操作臂的姿态发生变化；

步骤二，控制器获取操作臂的姿态变化数值；

步骤三，控制器根据步骤二获取的数值控制执行臂进行相应的动作；

步骤四，控制器获取执行臂所受外力，并根据获取的执行臂所受外力向操作臂施加相应的力。

2.根据权利要求1所述机器人仿型控制方法，其特征在于，所述步骤一中，只有当操作臂各关节所受的操作力大于等于最小操作力设定值且小于等于最大操作力设定值时，操作臂的姿态发生变化，否则，操作臂的姿态不发生变化。

3.根据权利要求1所述机器人仿型控制方法，其特征在于，所述步骤四中，控制器获取执行臂各关节所受外力，并根据获取的执行臂各关节所受外力向操作臂相应各关节施加相应的力。

4.机器人仿型控制装置，其特征在于，包括执行部分、操作部分和控制器；

所述执行部分包括执行臂和执行臂驱动端；所述执行臂包括n个执行关节，n为大于等于3的整数；i为1至n-1的整数，j为1至n-2的整数，p为1至n的整数；其中第i个执行关节的末端通过第i连接轴与第i+1个执行关节的首端铰接；第i个执行关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级主动执行齿轮；第i连接轴上套置有n-i+1个i级过渡执行齿轮，第一个i级过渡执行齿轮至第n-i+1个i级过渡执行齿轮与第一个i级主动执行齿轮至第n-i+1个i级主动执行齿轮分别一一对应垂直啮合，第一个i级过渡执行齿轮与第i+1个执行关节的首端固定连接；第j+1个执行关节的首端配合有n-j个依次同轴叠放在一起j级从动执行齿轮，第一个j级从动执行齿轮至第n-j个j级从动执行齿轮与第二个j级过渡执行齿轮至第n-j+1个j级过渡执行齿轮分别一一对应垂直啮合；第n个执行关节的首端配合有一个n-1级从动执行齿轮，所述n-1级从动执行齿轮与第二个n-1 级过渡执行齿轮垂直啮合；第一个执行关节首端连接有一空心执行转轴；第i个执行关节内可转动的配合有n-i+1根自外向内依次穿套的i级空心执行转轴；第一个执行关节内的第p根一级空心执行转轴的一端分别和第p个一级主动执行齿轮连接；第j+1个执行关节末端的第一个j+1级主动执行齿轮至第n-j个的j+1级主动执行齿轮与第j+1个执行关节首端的第一个j级从动执行齿轮至第n-j个j级从动执行齿轮分别通过第j+1个执行关节内的第一根j+1级空心执行转轴至第n-j根j+1级空心执行转轴一一对应同轴连接；第n个执行关节中可转动配合有一与第n个执行关节首端的n-1级从动执行齿轮同轴连接的执行转动杆；

所述执行臂驱动端包括执行电机固定板，所述执行电机固定板上固定有n+1个依次同轴叠放的空心轴执行电机；各空心轴执行电机均连接有外力检测装置；所述外力检测装置包括外力检测行星齿轮系、外力检测法兰轴套、外力检测限位块和外力检测压力传感器；所述外力检测行星齿轮系包括外力检测小太阳轮、外力检测行星轮、外力检测大太阳轮和外力检测行星架；所述外力检测法兰轴套的法兰端固定于外力检测大太阳轮的端面；所述外力检测行星架的圆周面上相向设置有两个向外凸出的外力检测压力传递块；外力检测限位块设置有向内凹陷的外力检测压力传感器固定槽；外力检测压力传感器固定槽的两侧均固定有所述外力检测压力传感器；外力检测压力传递块卡入两个外力检测压力传感器之间；

第一个空心轴执行电机的输出轴通过第一个外力检测装置和空心执行转轴同轴连接；第二个空心轴执行电机的输出轴至第n+1个空心轴执行电机的输出轴分别依次通过第二个外力检测装置至第n+1个外力检测装置和第一根一级空心执行转轴至第n根一级空心执行转轴同轴连接；其中各外力检测行星架分别可转动的固定于所述执行电机固定板；各外力检测限位块分别固定于所述执行电机固定板；

所述第一个空心轴执行电机至第n+1个空心轴执行电机的动作均由所述控制器进行控制；第一个外力检测装置至第n+1个外力检测装置的外力检测压力传感器的测量值均传输至所述控制器；

所述操作部分包括操作臂固定座、操作臂和手持部；所述操作臂可转动的固定于所述操作臂固定座；所述手持部可转动的固定于所述操作臂；

所述操作臂包括n个操作关节，其中第i个操作关节的末端通过第i铰接轴与第i+1个操作关节的首端铰接，第i个操作关节的末端配合有n-i+1个依次同轴叠放在一起的i级主动操作齿轮；第i铰接轴上套置有n-i+1个i级过渡操作齿轮，第一个i级过渡操作齿轮至第n-i+1个i级过渡操作齿轮与第一个i级主动操作齿轮至第n-i+1个i级主动操作齿轮分别一一对应垂直啮合，第一个i级过渡操作齿轮与第i+1个操作关节的首端固定连接；第j+1个操作关节的首端配合有n-j个依次同轴叠放在一起的j级从动操作齿轮，第一个j级从动操作齿轮至第n-j个j级从动操作齿轮与第二个j级过渡操作齿轮至第n-j+1个j级过渡操作齿轮分别一一对应垂直啮合；第n个操作关节的首端配合有一个n-1级从动操作齿轮，所述n-1级从动操作齿轮与第二个n-1级过渡操作齿轮垂直啮合；第一个操作关节首端连接有一空心操作转轴；第i个操作关节内可转动的配合有n-i+1根自外向内依次穿套的i级空心操作转轴；第一个操作关节内的第p根一级空心操作转轴一端分别和第p个一级主动操作齿轮连接；第j+1个操作关节末端的第一个j+1级主动操作齿轮至第n-j个的j+1级主动操作齿轮与第j+1个操作关节首端的第一个j级从动操作齿轮至第n-j个j级从动操作齿轮分别通过第j+1个操作关节内的第一根j+1级空心操作转轴至第n-j根j+1级空心操作转轴一一对应同轴连接；第n个操作关节中可转动配合有一与第n个操作关节首端的n-1级从动操作齿轮同轴连接的操作转动杆；所述操作转动杆和手持部连接；

所述操作臂固定座内固定有第一个位置传感器至第n+1个位置传感器；第一个操作关节首端通过空心操作转轴可转动的固定于所述操作臂固定座；

所述空心操作转轴和第p根一级空心操作转轴均连接有外力反馈装置；所述外力反馈装置包括外力反馈涡轮、外力反馈蜗杆、外力反馈传动轴、外力反馈轴套、外力反馈弹簧、外力反馈压力传递板、外力反馈压力传感器、外力反馈限位板、外力反馈联轴器和外力反馈电机；外力反馈蜗杆和外力反馈涡轮啮合；外力反馈蜗杆可滑动的套置于外力反馈传动轴且外力反馈蜗杆相对于外力反馈传动轴不能转动；外力反馈传动轴的一端依次穿过外力反馈轴套、外力反馈弹簧、外力反馈压力传递板、外力反馈限位板通过外力反馈联轴器和外力反馈电机的输出轴连接；外力反馈传动轴的另一端依次穿过外力反馈轴套、外力反馈弹簧、外力反馈压力传递板、外力反馈限位板；外力反馈轴套、外力反馈压力传递板均可沿外力反馈传动轴的轴向滑动；外力反馈限位板和外力反馈压力传递板中间设置有外力反馈压力传感器；外力反馈弹簧将外力反馈轴套压紧于外力反馈蜗杆的轴端，将外力反馈压力传递板压紧于外力反馈压力传感器；

所述各外力反馈装置的外力反馈涡轮分别套置于空心操作转轴和第p根一级空心操作转轴上；各外力反馈电机均固定于操作臂固定座；各外力反馈轴套均可在操作臂固定座内转动和滑动；各外力反馈传动轴两端的两个外力反馈限位板均固定于操作臂固定座；

第一个位置传感器至第n+1个位置传感器的测量值均传输至所述控制器；所述各外力反馈压力传感器的测量值均传输至所述控制器；所述各外力反馈电机均由所述控制器控制。