一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置，属于智能操作技术领域，解决了现有技术中智能操作设备执行精细微关节动作时，操作者无法及时感知执行端的受力情况，以及无法及时准确的发出精确的控制指令的问题。本发明专利技术的力反馈关节的支撑座与随动杆铰接，止动轮固定在随动杆上与随动杆同步转动，轮式止动机构的止动推杆在推动器推动下卡入止动轮，可以实现止动轮及随动杆的锁止。力反馈操控装置的能够采集姿态、速度、加速度及操纵压力等动作信息，并控制动作执行装置执行，执行端接触物品时控制轮式止动机构锁止。实现了操作端的操控指令的精确性，避免了操控失误破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的问题。

A Wearable Wheeled Dynamic Stop Feedback Joint and Force Feedback Control Device

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置
本专利技术涉及智能操控
，尤其涉及一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置。
技术介绍
现有随动遥操作设备通常通过采集操作端关节角度参数，实现对遥控端关节运动的控制，但在执行一些精细微关节动作时，由于操作者无法及时感知执行端的受力情况，导致无法及时准确的发出正确的控制指令，造成执行端在进行精细动作时，容易发生破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的情况。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置，用以解决现有技术中智能操作设备执行精细微关节动作时，操作者无法及时感知执行端的受力情况，以及无法及时准确的发出精确的控制指令的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种可穿戴的轮式止动力反馈关节，包括：至少一个关节件、轮式止动机构和卡环；轮式止动机构包括止动轮和推动器；止动轮安装在关节件转动位置处，并与关节件同步转动；推动器用于限制止动轮的转动；卡环安装在关节件上，用于为操作者提供穿戴空间；卡环内侧顶部和内侧底部均设置有压力传感器，压力传感器用于采集操作者施加在力反馈关节上的压力。具体地，轮式止动机构还包括止动推杆；止动推杆与推动器连接，用于在锁止时与止动轮接触限制止动轮转动。具体地，止动轮为齿轮，止动推杆设置有与齿轮间隙相配合的卡合部；止动轮锁止时，止动推杆的卡合部卡入齿轮两齿之间的间隙中。或者，止动轮为表面粗糙的摩擦轮；锁止时，止动推杆与止动轮通过摩擦配合。具体地，推动器为电机，电机与止动推杆之间通过蜗轮蜗杆连接。或者，推动器为气缸或液压缸，气缸的移动端与止动推杆连接。或者，推动器为电磁装置，推动器与止动推杆通过弹簧连接，止动推杆上设置有磁铁。具体地，关节件上设置有安装槽，卡环与安装槽滑动配合并实现紧固。具体地，相邻两个关节件的转动位置处设置角度传感器。具体地，多个轮式止动力反馈关节通过串联或并联组合为可穿戴的力反馈装置。一种可穿戴的轮式止动力反馈操控装置，其特征在于，包括至少一个根据权利要求1-7的可穿戴的轮式止动力反馈关节、动作捕捉系统和控制装置；动作捕捉系统安装在力反馈关节上，用于采集因操纵动作而产生的动作信息；控制装置用于将动作捕捉系统采集到的动作信息发送到动作执行装置执行以及用于控制轮式止动力反馈关节的止动轮的解锁或锁止。具体地，动作执行装置包括至少一个动作执行关节；动作执行关节包括：动作杆、旋转器和固定杆；动作杆与固定杆通过旋转器连接；旋转器用于控制动作杆相对于固定杆的转动；动作杆的两个相对面上分别设置有压力传感器。本专利技术有益效果如下：1、本专利技术的轮式止动力反馈关节采用轮式止动机构，轮式止动机构止动轮与随动杆同步转动，并通过止动推杆与止动轮的卡死或松开来实现操控关节或操控装置的操作锁止和自由动作的切换。本专利技术的轮式止动力反馈关节体积小、重量轻，反应机敏，与联动机构契合良好，控制效率高，具有很好的实用性和便捷性，提高了人机功效。克服了操作端无法让操作者精确、及时的感知执行端受力情况的问题，避免了因操控失误破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的问题。2、本专利技术的可穿戴的轮式止动力反馈操控装置设置有压力传感器，能够及时检测到操作者施加在操控关节或操控装置上的操纵压力。同时，本专利技术动作执行装置的压力传感器能够检测到执行端的接触压力。3、本专利技术的可穿戴的轮式止动力反馈操控装置的控制装置能够根据操纵压力、接触压力的大小以及相互关系，将遥操纵机器的受力状况通过轮式止动机构的锁止或释放的方式反馈给操纵人员，使操纵人员能够精确操纵机器，实现了控制与感知的双向同步，提高了遥操控的临场沉浸感，大幅提高了遥操作的动作精度和实时程度。4、本专利技术的可穿戴力反馈关节的穿戴卡环时通过紧固件卡紧安装在随动杆上的，卡环固定端能够在安装槽中滑动，进一步，可调节卡环在随动杆上的安装位置。本专利技术的轮式止动力反馈关节能够调节卡环在随动杆的安装位置，可以适应不同的操控者，避免了因为操控者的身体结构与操控装置不匹配影响操控精度。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为轮式止动力反馈关节结构示意图(俯视)；图2为轮式止动力反馈关节结构示意图(仰视)；图3为一种可穿戴的轮式止动力反馈手套；图4为一种动作执行关节(俯视)；图5为一种动作执行关节(仰视)；图6为一种动作执行机械手。附图标记：1-支撑座；2-轮式止动机构；21-止动轮；22-止动推杆；23-推动器；3-随动杆；4-卡环；41-随动杆A向压力传感器；42-随动杆B向压力传感器；43-紧固件；5-固定杆；6-动作杆；7-旋转器；8-动作杆A向压力传感器；9-动作杆B向压力传感器；10-第一止动轮；11-第一止动推杆；12-安装座；13-控制装置。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例一本专利技术的一个具体实施例，公开了一种可穿戴的轮式止动力反馈关节，包括：支撑座1、随动杆3、轮式止动机构2、卡环4和紧固件。轮式止动机构包括：止动轮21、止动推杆22和推动器23。卡环4上安装有随动杆A向压力传感器41和随动杆B向压力传感器42。具体地，随动杆3与支撑座1之间铰接，轮式制动机构2的止动轮21安装在随动杆3上，随动杆3随着操控人员动作相对于支撑座1转动时，止动轮21也同步旋转。优选地，止动轮21的中心轴与关节的转动中心重合，即止动轮的中心轴与随动杆3与支撑座1的转动中心同轴，这样可以保证随动杆3相对于支撑座1转动时，止动轮21也沿自身中心转过相同的角度，且止动轮21位置不变。具体地，止动推杆22为U型杆，其左右两端卡合在支撑座1的两侧，且能够沿支撑座的长度方向前后移动，如图1所示。具体地，推动器23安装在支撑座1上，推动器23可以为电动、气动、电磁、液压的动作发生器，推动器23可以输出直线位移。推动器与止动推杆22连接，止动推杆22在推动器23的带动下沿支撑座长度方向前后移动。以下为推动器推动止动推杆直线位移的几种方式：其一，推动器23为电机，电机与止动推杆22之间通过蜗轮蜗杆连接。电机能够输出转矩，在电机的转动输出杆的末端安装蜗轮，蜗轮与蜗杆配合将转动输出转化为直线位移，将止动推杆22与蜗杆连接。需要锁止止动轮时，电机带动止动推杆22前移与止动轮21接触，限制止动轮21转动。其二，推动器23为气缸或液压缸，气缸或液压缸能够输出直线位移，气缸或液压缸的移动端与止动推杆22连接。其三，推动器23为电磁装置，推动器23与止动推杆22通过弹簧连接，止动推杆22上设置有磁铁。止动轮21与止动推杆22设置在电磁装置一侧时：关节自由状态时，电磁装置产生磁力，电磁吸力吸引止动推杆22上的磁铁，使止动推杆22远离止动轮21，此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，包括：至少一个关节件、轮式止动机构(2)和卡环(4)；所述轮式止动机构(2)包括止动轮(21)和推动器(23)；所述止动轮(21)安装在关节件转动位置处，并与所述关节件同步转动；所述推动器(23)用于限制止动轮(21)的转动；所述卡环(4)安装在关节件上，用于为操作者提供穿戴空间；所述卡环(4)内侧顶部和内侧底部均设置有压力传感器，所述压力传感器用于采集操作者施加在力反馈关节上的压力。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，包括：至少一个关节件、轮式止动机构(2)和卡环(4)；所述轮式止动机构(2)包括止动轮(21)和推动器(23)；所述止动轮(21)安装在关节件转动位置处，并与所述关节件同步转动；所述推动器(23)用于限制止动轮(21)的转动；所述卡环(4)安装在关节件上，用于为操作者提供穿戴空间；所述卡环(4)内侧顶部和内侧底部均设置有压力传感器，所述压力传感器用于采集操作者施加在力反馈关节上的压力。2.根据权利要求1所述的可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，所述轮式止动机构还包括止动推杆(22)；所述止动推杆(22)与所述推动器(23)连接，用于在锁止时与止动轮(22)接触限制止动轮转动。3.根据权利要求2所述的可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，所述止动轮(21)为齿轮，所述止动推杆(22)设置有与齿轮间隙相配合的卡合部；所述止动轮(21)锁止时，所述止动推杆(22)的卡合部卡入齿轮两齿之间的间隙中。4.根据权利要求2所述的可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，所述止动轮(21)为表面粗糙的摩擦轮；锁止时，所述止动推杆(22)与所述止动轮(21)通过摩擦配合。5.根据权利要求2、3或4所述的可穿戴的轮式止动力反馈关节，其特征在于，所述推动器(23)为电机，电机与止动推杆(22)之间通过蜗轮蜗杆连接；或者，所述推动器(23)为气缸或液压缸，所述气缸的移动端与止动推杆(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，禹继芳，周砚，王昱天，杨子健，姚望，
申请(专利权)人：航天时代电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11