[发明专利]用于模拟机械臂的阻尼关节、模拟控制系统和控制方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟机械臂的阻尼关节、模拟控制系统和控制方法，涉及机械臂领域。小臂和上臂一端铰接，上臂的两端均设置有圆形连接件，圆形连接件设置有第一凹槽，圆形连接件背向小臂的一面设置有若干凸块，若干凸块形成用于安装电位器的安装空间；盖板包括盖板帽和圆环状凸台，圆环状凸台穿过小臂的铰接孔嵌入并固定于第一凹槽内；盖板和小臂之间、上臂和小臂之间均设置有圆环形摩擦片；电位器包括电位器主体和电位器转轴，电位器主体的外轮廓与安装空间的内轮廓相对应，电位器转轴的一端穿过圆环、第一通孔、小臂从第二通孔内伸出，与联轴器紧固连接。本发明能够对模拟机械臂施加预紧力使机械臂保持特定姿态，且易于模拟控制、准确率高。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别是指一种用于模拟机械臂的阻尼关节、模拟控制系统和控制方法。

背景技术

工业机械臂的控制方式通常有编程控制、遥控控制和模拟控制，其中，编程控制是将事先编好的程序代码上传到机械臂的控制板上，机械臂按照程序指令做相应动作，这种控制方式通常用在生产线上，每台机械臂做重复、固定的工作；遥控控制是使用遥控器、无线手柄等对机械臂进行控制，依据通信协议，事先定义各按键、摇杆的功能，通过WiFi、红外等通信方式控制。

模拟控制是根据真实的机械臂，按一定比例制作模拟机械臂，作业人员用手操作模拟机械臂。模拟机械臂的每个转动副安装一个传感器，传感器采集每个关节的转角传输至工作机械臂的控制板，控制板根据传感器值的变化量控制对应步进电机转动相应的角度。这种控制方式适合有一定精度要求的远程操作，例如输电线路巡线机器人的清障作业、排爆机器人的远程控制等。现有的模拟机械臂的关节通常采用简单的铰接，关节通常不能施加预紧力，这种结构导致以下问题：当模拟机械臂操纵工作机械臂到达某一位置后，若手松开模拟机械臂，模拟机械臂由于重力作用通常无法保持原来的姿态，造成工作机械臂无规则动作。

另外，在机械臂的控制过程中，由于电力线路较复杂，巡线过程会遇到不可预测的情况，比如杂物的种类、大小未知，在控制过程中通常不能远程实时控制，准确率较低。

发明内容

本发明提供一种能够对模拟机械臂施加预紧力使机械臂保持特定姿态，且易于控制、准确率高的用于模拟机械臂的阻尼关节、模拟控制系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种用于模拟机械臂的阻尼关节，包括小臂、上臂、盖板和用于测量旋转角度的电位器，其中：

所述小臂和上臂一端铰接，所述小臂的一端设置有铰接孔，所述上臂的两端均设置有圆形连接件，所述圆形连接件朝向所述小臂的一面设置有第一凹槽，所述第一凹槽内设置有第一通孔，所述圆形连接件背向所述小臂的一面上设置有若干凸块，相邻凸块之间设置有用于电位器出线的间隙，若干凸块形成用于安装电位器的安装空间，所述上臂上与所述小臂铰接处设置有限位结构；

所述盖板包括中空的盖板帽和设置在所述盖板帽上的圆环状凸台，所述圆环状凸台的中部设置有第二通孔，所述圆环状凸台穿过所述小臂的铰接孔嵌入并固定于所述上臂的第一凹槽内；

所述盖板和小臂之间、所述上臂和小臂之间均设置有圆环形摩擦片；

所述电位器包括电位器主体和电位器转轴，所述电位器主体的外轮廓与安装空间的内轮廓相对应，所述电位器主体的中部设置有可转动的与所述电位器转轴相配合的圆环，所述电位器转轴的一端穿过所述圆环、上臂的第一通孔、小臂从所述盖板的第二通孔内伸出，与位于盖板上端的联轴器紧固连接，所述联轴器的一端固定于所述小臂上，所述电位器转轴的另一端设置有用于限制电位器转轴轴向位移的凸台。

进一步的，所述圆形连接件上的凸块数量为4个，所述电位器主体的截面为方形，所述电位器主体的四角上具有缺口。

进一步的，在所述电位器转轴的端部设置有电位器压盖，所述电位器压盖的直径与上臂的圆形连接件等大；