[发明专利]一种混联式6自由度力反馈机械臂

摘要

本发明公开了一种混联式6自由度力反馈机械臂，包括底座机构、设置在底座机构上的并联机构、设置于并联机构末端的串联机构，并联机构包括固定在所述底座机构上的固定平台、三条一端与所述固定平台正面活动连接的支链、与各支链另一端活动连接的浮动平台，固定平台上还设置有通过传动装置分别与各支链驱动连接的驱动执行元件；串联机构包括依次设置在所述浮动平台上的三维力传感器、具有三个旋转自由度的手柄机构；驱动执行元件末端、手柄机构上设有传感器。本发明提供6个自由度的运动输入，能灵活地捕捉操作者手部的空间位置与姿态，为虚拟环境中的模拟特别是造型设计模拟提供了一个很好的硬件平台，结构紧凑、运动空间适合、刚度高、运动灵活。

主权项

一种混联式6自由度力反馈机械臂，包括底座机构(1)、设置在所述底座机构(1)上的并联机构（2）、设置于并联机构（2）末端的串联机构（3），其特征在于：所述的并联机构（2）包括固定在所述底座机构(1)上的固定平台（211）、三条一端与所述固定平台（211）正面活动连接的支链、与所述各支链另一端活动连接的浮动平台（214），所述浮动平台（214）具有三个移动自由度，所述固定平台（211）上还设置有通过传动装置分别与各支链驱动连接的驱动执行元件；所述的串联机构（3）包括依次设置在所述浮动平台（214）上的三维力传感器（41）、具有三个旋转自由度的手柄机构；所述驱动执行元件、手柄机构上设置有用于获取手部空间姿态及空间位置的传感器；每个支链均包括一平行四边形机构、通过轴承转动连接于所述平行四边形机构两相对边中部的第一延长杆（222）和第二延长杆（215），所述第一延长杆（222）另一端通过第一旋转轴（213）与固定在上述固定平台（211）正面的两个第一支撑架（212）活动铰接，所述第二延长杆（215）的另一端与所述浮动平台（214）固定连接；所述驱动执行元件（232）通过第二支撑架（231）固定在所述固定平台（211）背面；所述的传动装置包括通过钢丝绳驱动连接的主动轮（234）和半圆形减速从动轮（221），所述主动轮（234）设置在所述驱动执行元件（232）输出轴前端，所述半圆形减速从动轮（221）通过第一旋转轴（213）转动设置在两个第一支撑架（212）之间，所述半圆形减速从动轮（221）直径方向与所述第一延长杆（222）固定连接；所述的手柄机构包括设有竖直边的十字支撑架（311）、正交地转动设置在所述十字支撑架（311）上的X轴旋转部件、Y轴旋转部件、转动设置在上述Y轴旋转部件上的Z轴旋转部件，所述的X轴旋转部件包括分别与所述十字支撑架（311）两相对竖直边旋转连接的第一圆盘（312）与第二圆盘（313），所述第一圆盘（312）与第二圆盘（313）之间通过支撑柱（314）固定连接，所述Y轴旋转部件包括与所述十字支撑架（311）的另一相对竖直边旋转连接的十字旋转块（321），与所述十字旋转块（321）另两端旋转连接的U形旋转块（322），所述的Z轴旋转部件包括转动地设置在所述U形旋转块（322）中部的操作手柄（331），所述操作手柄（331）相切地夹设在位于第一圆盘（312）、第二圆盘（313）之间的两根支撑柱（314）之间。