微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)并將控制對(duì)象反饋的力作用于人體關(guān)節(jié)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人逐漸在越來越大的范圍內(nèi)被使用，遙操作機(jī)器人作為一種性能可靠、技術(shù)成熟的機(jī)器人被廣泛用于各種危險(xiǎn)的、情況復(fù)雜的、人類無法到達(dá)的環(huán)境中工作，它采用的是非?？煽康目刂品绞?，直接由操作者發(fā)出指令來控制。隨著遙操作機(jī)器人執(zhí)行的任務(wù)越來越復(fù)雜，使得人們?cè)谧非罂煽啃缘耐瑫r(shí)，還對(duì)其靈活性提出了更高的要求，而要對(duì)復(fù)雜的機(jī)械手實(shí)施遙操作，控制機(jī)械手多個(gè)關(guān)節(jié)一起協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)特定功能，這就需要用到人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置，人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置通過測量操作者手臂上各個(gè)關(guān)節(jié)的位置信息作為控制指令控制機(jī)械手跟蹤人手運(yùn)動(dòng)，使操作者產(chǎn)生很強(qiáng)的臨場感。此外，近年來虛擬現(xiàn)實(shí)交互技術(shù)不斷發(fā)展，人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置可作為一種主要的交互設(shè)備，參與到虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)的構(gòu)建中，例如在一個(gè)由計(jì)算機(jī)虛擬的場景里，操作者通過人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置控制一雙虛擬的人手拆卸或裝配機(jī)器等，還有遠(yuǎn)程手術(shù)、游戲、3D動(dòng)畫制作等都需要用到此類裝置。目前市場上的人手手臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)檢測裝置系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)困難，價(jià)格極為昂貴，使其無法大量普及、推廣和使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、價(jià)格昂貴、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，對(duì)力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置做了全新的設(shè)計(jì)，將關(guān)節(jié)檢測機(jī)構(gòu)和力反饋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)集成于一體，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并加入了離合器，當(dāng)系統(tǒng)有力反饋信號(hào)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器連接電機(jī)與減速齒輪組，電機(jī)通過減速齒輪組驅(qū)動(dòng)指定的關(guān)節(jié)，對(duì)該關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)施加力的作用，當(dāng)系統(tǒng)沒有力反饋信號(hào)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器斷開電機(jī)與減速齒輪組的連接，減少和降低了關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的阻力，使關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)更加順暢。本發(fā)明是用于需要檢測人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)及提供雙向力反饋輸出的設(shè)備，由外殼、電機(jī)、離合器、角度傳感器、齒輪、傳動(dòng)軸組成，電機(jī)與離合器連接，離合器通過減速齒輪組的配合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過另一組齒輪驅(qū)動(dòng)角度傳感器，外殼對(duì)傳動(dòng)部件提供支撐和保護(hù)作用。本發(fā)明使操作者的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)能保持最大程度的靈活，檢測關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度由角度傳感器通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測量，反饋的力能準(zhǔn)確作用于操作者相應(yīng)的關(guān)節(jié)，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場感，該裝置成本低，使用簡單，維護(hù)容易。
【附圖說明】
[0004]圖1是本發(fā)明的整體軸側(cè)圖。
[0005]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006]圖3是電機(jī)I及離合器100的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]100.離合器1.電機(jī)2.傳動(dòng)軸
[0008]3.角度傳感器7.摩擦片滑桿8.離合器摩擦片
[0009]9.回位拉簧10.離合器蓋
[0010]【具體實(shí)施方式】一:如圖1和圖2所示,所述微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)I,離合器100，傳動(dòng)軸2，角度傳感器3，外殼4、5。所述電機(jī)I與離合器100連接，所述離合器100有接通和斷開電機(jī)I和減速齒輪組連接的兩種工作狀態(tài)，離合器100通過減速齒輪組的配合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸2，傳動(dòng)軸2直接驅(qū)動(dòng)角度傳感器3，外殼4、5對(duì)傳動(dòng)部件提供支撐和保護(hù)作用。動(dòng)作實(shí)施過程:當(dāng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸2直接驅(qū)動(dòng)角度傳感器3轉(zhuǎn)動(dòng)，使得角度傳感器3能檢測出操作者關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，當(dāng)控制系統(tǒng)無力反饋信號(hào)時(shí)，電機(jī)I不轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器100斷開電機(jī)I與減速齒輪組的連接，操作者的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)不受干擾，當(dāng)控制系統(tǒng)有力反饋信號(hào)時(shí)，電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器100連接電機(jī)I與減速齒輪組，電機(jī)I通過離合器100和減速齒輪的配合組驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)輸出動(dòng)力，在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的方向上施加一個(gè)同向或反向的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)控制系統(tǒng)再根據(jù)角度傳感器3檢測到的操作者關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度的實(shí)時(shí)變化，運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法持續(xù)地修正該驅(qū)動(dòng)力的大小和方向，推動(dòng)或阻礙操作者關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)該關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的力反饋功能。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:如圖3所示，所述離合器100包括摩擦片滑桿7，離合器摩擦片8，回位拉簧9，離合器蓋10。所述摩擦片滑桿7與電機(jī)I的軸固接，兩片離合器摩擦片8分別套入摩擦片滑桿7兩端，離合器摩擦片8與摩擦片滑桿7之間為滑動(dòng)接觸，兩片離合器摩擦片8之間連接有回位拉簧9,離合器蓋10套入電機(jī)I的軸，離合器蓋10與電機(jī)I的軸之間為滑動(dòng)接觸，離合器蓋10的軸線與電機(jī)I的軸線重合，離合器蓋10上設(shè)有傳動(dòng)齒輪與減速齒輪嚙合。動(dòng)作實(shí)施過程:當(dāng)電機(jī)I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩片離合器摩擦片8克服回位拉簧9的拉力分別向摩擦片滑桿7的末端滑動(dòng)并與離合器蓋10的內(nèi)壁接觸，對(duì)離合器蓋10產(chǎn)生摩擦力，帶動(dòng)離合器蓋10轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電機(jī)I停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩片離合器摩擦片8在回位拉簧9的作用下向軸心方向滑動(dòng)，與離合器蓋10的內(nèi)壁分離，切斷離合器蓋10與電機(jī)I的連接。
[0012]作為本發(fā)明的另一實(shí)例，也可以用其他傳感器代替角度傳感器，同樣可以起到檢測人手關(guān)節(jié)在三維空間中運(yùn)動(dòng)的角度和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0013]作為本發(fā)明的又一實(shí)例，也可以用其他與離合器100具有類似功能的離合裝置代替離合器100，同樣可以起到連接和斷開電機(jī)與減速齒輪組連接的功能，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0014]在不使本發(fā)明的原理受到損害的情況下，上述構(gòu)成的細(xì)節(jié)和【具體實(shí)施方式】僅僅是當(dāng)做例子和圖示的東西，它可以不脫離本發(fā)明的范圍而廣泛改變，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置，用于需要檢測關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)及提供雙向力反饋輸出的設(shè)備，由電機(jī)(I)，離合器(100),傳動(dòng)軸(2),角度傳感器(3),外殼(4、5)組成； 其特征在于: 該裝置固定于人體運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)附近，通過輔助的支架及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與需檢測的人體肢體連接構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，用于檢測人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度及狀態(tài)，并將反饋的力作用在該關(guān)節(jié)上； 所述電機(jī)(I)與離合器(100)連接，所述離合器(100)有接通和斷開電機(jī)(I)和減速齒輪組連接的兩種工作狀態(tài)，電機(jī)(I)通過離合器(100)和減速齒輪組的配合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸(2)，傳動(dòng)軸(2)通過另一組齒輪驅(qū)動(dòng)角度傳感器(3)，外殼(4、5)對(duì)傳動(dòng)部件提供支撐和保護(hù)作用； 微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)操作者關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度和狀態(tài)的檢測由角度傳感器(3)通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)算法測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:所述離合器(100)包括摩擦片滑桿(7)，離合器摩擦片(8)，回位拉簧(9)，離合器蓋(10)，所述摩擦片滑桿(7)與電機(jī)⑴的軸固接，兩片離合器摩擦片⑶分別套入摩擦片滑桿(7)兩端，離合器摩擦片(8)與摩擦片滑桿(7)之間為滑動(dòng)接觸，兩片離合器摩擦片(8)之間連接有回位拉簧(9)，離合器蓋(10)套入電機(jī)⑴的軸，離合器蓋(10)與電機(jī)⑴的軸之間為滑動(dòng)接觸，離合器蓋(10)的軸線與電機(jī)(I)的軸線重合，離合器蓋(10)上設(shè)有傳動(dòng)齒輪與減速齒輪嚙合。
【專利摘要】微型力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置，它涉及了一種檢測人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)并將控制對(duì)象反饋的力作用于人體關(guān)節(jié)的裝置。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)臃腫、價(jià)格昂貴、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，對(duì)力反饋檢測驅(qū)動(dòng)裝置做了全新的設(shè)計(jì)，將關(guān)節(jié)檢測機(jī)構(gòu)和力反饋驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)集成于一體，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使操作者的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)能保持最大程度的靈活，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)能被精確檢測到，反饋的力也能準(zhǔn)確作用于操作者相應(yīng)的關(guān)節(jié)，使被控制的從手關(guān)節(jié)能與操作者對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)協(xié)同一致動(dòng)作，以增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)或遙操作的臨場感。
【IPC分類】B25J19-00, B25J3-00
【公開號(hào)】CN104552226
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310491455
【發(fā)明人】蘇茂
【申請(qǐng)人】蘇茂
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月18日