[发明专利]数据手套双向力反馈检测驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测人手关节运动并将控制对象反馈的力作用于人手关节的装置。

背景技术

由于科学技术的发展，机器人逐渐在越来越大的范围内被使用，遥操作机器人作为一种性能可靠、技术成熟的机器人被广泛用于各种危险的、情况复杂的、人类无法到达的环境中工作，它采用的是非常可靠的控制方式，直接由操作者发出指令来控制。随着遥操作机器人执行的任务越来越复杂，使得人们在追求可靠性的同时，还对其灵活性提出了更高的要求，而要对复杂的机械手实施遥操作，控制机械手多个关节一起协调运动，以实现特定功能，这就需要用到数据手套，而具有力反馈功能的数据手套是对机器人的机械手实施遥操作的最有效装置，它通过测量操作者手上各个关节的位置信息作为控制指令控制机械手跟踪人手运动，并能将机械手各个关节在运动过程中的受力情况在数据手套上模拟出来，作用在操作者的手上，使操作者产生很强的临场感。此外，近年来虚拟仿真技术不断发展，其主要的交互设备就是具有力反馈功能的数据手套，例如在一个由计算机虚拟的场景里，控制一双虚拟的人手拆卸或装配机器等，还有游戏、3D动画制作等都需要用到具有力反馈功能的数据手套，但目前市场上具有力反馈功能的数据手套系统复杂，价格极为昂贵，使其无法大量普及、推广和使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的力反馈检测驱动装置系统复杂、结构臃肿、价格昂贵、维护困难等缺点，对力反馈检测驱动装置做了全新的设计，将关节检测机构和力反馈驱动机构集成于一体，简化了系统结构，并加入了离合器，当系统有力反馈信号时，电机转动，离合器连接电机与减速齿轮组，电机通过减速齿轮组驱动指定的关节，对该关节的运动施加力的作用，当系统没有力反馈信号时，电机停止转动，离合器断开电机与减速齿轮组的连接，减少和降低了关节运动的阻力，使关节的运动更加顺畅。本发明是用于数据手套、数据手臂等需要检测关节运动及提供双向力反馈输出的设备，由外壳、电机、离合器、角度传感器、齿轮、传动轴组成，电机与离合器连接，离合器通过减速齿轮组的配合驱动传动轴，传动轴通过另一组齿轮驱动角度传感器，外壳对传动部件提供支撑和保护作用。本发明使操作者的运动关节能保持最大程度的灵活，检测关节的运动角度由角度传感器通过相应的数学算法测量，反馈的力能准确作用于操作者相应的关节，使被控制的从手关节能与操作者对应的关节协同一致动作，以增强虚拟现实或遥操作的临场感，该装置成本低，使用简单，维护容易。

附图说明

图1是本发明的整体轴侧图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是电机1及离合器100的结构示意图。

具体实施方式

100.离合器    1.电机        2.传动轴

3.角度传感器  7.摩擦片滑杆  8.离合器摩擦片

9.回位拉簧    10.离合器盖

具体实施方式一：如图1和图2所示，所述数据手套双向力反馈检测驱动装置包括电机1，离合器100，传动轴2，角度传感器3，外壳4、5、6。所述电机1与离合器100连接，所述离合器100有接通和断开电机1和减速齿轮组连接的两种工作状态，离合器100通过减速齿轮组的配合驱动传动轴2，传动轴2通过另一组齿轮驱动角度传感器3，外壳4、5、6对传动部件提供支撑和保护作用。动作实施过程：当关节运动并驱动传动轴2转动时，传动轴2通过啮合的齿轮驱动角度传感器3转动，使得角度传感器3能检测出操作者关节运动的角度和状态，当控制系统无力反馈信号时，电机1不转动，离合器100断开电机1与减速齿轮组的连接，操作者的关节运动不受干扰，当控制系统有力反馈信号时，电机1转动，离合器100连接电机1与减速齿轮组，电机1通过离合器100和减速齿轮的配合组驱动传动轴2转动输出动力，在关节运动的方向上施加一个同向或反向的驱动力，同时控制系统再根据角度传感器3检测到的操作者关节运动角度的实时变化，运用相应的数学算法持续地修正该驱动力的大小和方向，推动或阻碍操作者关节的运动，实现该关节运动的力反馈功能。