[发明专利]一种基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构

权利要求书

1.一种基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，包括物理外设、通信接口与数字孪生模拟设备；所述物理外设包括设有压感可视化结构的机械臂、设于作业环境内的信息采集传感器、以及与所述机械臂与信息采集传感器连接并用于交互数据和指令的主控制器；所述通信接口包括有线通信接口与无线通信接口，且所述通信接口连接于机械臂、信息采集传感器与主控制器之间；所述数字孪生模拟设备包括与主控制器连接用于对物理外设及其处置的物体进行几何建模的几何表达模块、用于机械臂与环境之间提供虚拟接触力的交互动力模块和用于真实环境交互动力学特性的形变渲染模块、将物理外设及其处置的物体的模型经过主控制器的传输进行交互和计算后可视化展示的输出模块、以及用于物理外设与数字孪生模拟设备的进行人机交互的交互硬件；其中，设有压感可视化结构的机械臂包括机械臂以及压感可视化结构，所述机械臂底部设有活动连接的基座、机械臂的活动端设有机械爪连接部，所述压感可视化结构设于机械臂自身、机械臂与基座之间、机械臂与机械爪连接部之间3处位置，所述机械臂与基座之间，设有环绕机械臂底部的环状压感可视化件，所述机械臂在各个存在有自由度的关节处，设有环状压感可视化件以及弧状压感可视化件。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述信息采集传感器由多个的视觉与位置传感器、声音传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器组成，围绕于所述机械臂所处的工作环境进行设置。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述机械臂设有旋转关节，所述环状压感可视化件包括圆环状、具有弹性的透明壳体，所述透明壳体的厚度自内环向外环逐渐递增，并于最外沿设有端口安装环，所述透明壳体内设有一圈若干个的与端口安装环连接的流量传感器，所述透明壳体内密封有具有导磁粉末的流动导体，于所述透明壳体的底面设有一圈若干个的与端口安装环连接的磁通量传感器，所述透明壳一体内封装有一圈呈环状、与端口安装环连接的LED灯条，所述主控制器与所述端口安装环连接。

4.根据权利要求3所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述端口安装环设有探入透明壳体内一圈的连接端口，所述连接端口通过线路连接于所述流量传感器、磁通量传感器、LED灯条与主控制器之间。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述机械臂设有翻转关节，该翻转关节包括相互铰接的上段以及下段，所述弧状压感可视化件包括环绕于所述下段的铰接处设置的LED灯珠环、开设在所述LED灯珠环外侧的弧状通孔、对应于所述弧状通孔设置在所述上段的拨杆、均匀环绕于所述弧状通孔的边缘并铰接的压感动片、设置于所述压感动片铰接处的位置传感器以及设置在所述拨杆端部的触片组成。

6.根据权利要求3所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述旋转关节自下而上依次为相互连接的肩部旋转关节、肘部旋转关节与腕部旋转关节，环绕于所述肩部旋转关节、肘部旋转关节和腕部旋转关节各自所连接的部位设有具有边倒圆边沿的接触面，任意一个所述接触面均与单独对应的一个环状压感可视化件的透明壳体的外表面接触连接。

7.根据权利要求5所述的基于数字孪生教学机械臂的压感可视化结构，其特征在于，所述翻转关节自下而上依次为相互连接的肩部翻转关节、肘部翻转关节、腕部翻转关节，其中所述腕部翻转关节与所述机械爪连接部固定连接。