專利名稱：特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是指一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
特種機(jī)器人是人工智能信息技術(shù)和新型機(jī)動平臺技術(shù)高度融合的新概念裝備，針對公安、核工業(yè)、軍事、化工等危險、惡劣、有害環(huán)境下的特種應(yīng)用，可以代替人在危險、惡劣、有害環(huán)境中進(jìn)行觀察、檢查、搬運(yùn)、清理、操作及安放特殊裝置，用以保證人員的安全、健康，將大大增強(qiáng)公安、武警、消防人員在危險作業(yè)環(huán)境下的應(yīng)變能力與作業(yè)效率。近年來，特種機(jī)器人的應(yīng)用行業(yè)越來越多，整體市場規(guī)模迅速擴(kuò)大。
0003]特種機(jī)器人(如圖I所示)大多采用全遙控或半自主的工作方式運(yùn)行，因此遙操作裝置是特種機(jī)器人的重要組成部分。特種機(jī)器人的操作員主要是公安、消防、武警等部門的工作人員，對于機(jī)器人控制技術(shù)了解較少。目前特種機(jī)器人遙控裝置多為電腦或遙控操作盒或手柄。電腦操作很不直觀，基本用于產(chǎn)品開發(fā)階段調(diào)試。而后兩者都是通過搖桿或旋鈕對機(jī)器人本體運(yùn)動以及多自由度機(jī)械臂運(yùn)動進(jìn)行控制。但機(jī)械臂自由度較多，使用搖桿或旋鈕控制很不直觀，不能有效的操控。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其可克服現(xiàn)有的缺陷，機(jī)械手臂能更靈活更直接的被控制。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，包括遙控操作盒本體、遙控裝置及位移傳感器，所述的遙控裝置活動連接在所述的遙控操作盒本體上，所述的位移傳感器與所述的遙控操作盒本體內(nèi)的AD采集電路板相連，所述的位移傳感器設(shè)于所述的遙控裝置上。優(yōu)選地，遙控裝置包括依次連接的夾持機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)，所述的支撐機(jī)構(gòu)用于所述的遙控裝置與所述的遙控操作盒本體相連，所述的傳動機(jī)構(gòu)用于夾持機(jī)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)的活動相連。優(yōu)選地，所述的傳動機(jī)構(gòu)包括至少一第一關(guān)節(jié)、至少一第二關(guān)節(jié)、至少一關(guān)節(jié)連接桿，所述的第一關(guān)節(jié)用于關(guān)節(jié)連接桿與夾持機(jī)構(gòu)的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿之間的活動連接，所述的第二關(guān)節(jié)用于關(guān)節(jié)連接桿與支撐機(jī)構(gòu)的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿之間的活動連接。優(yōu)選地，所述的第一關(guān)節(jié)，其包括有管狀體及設(shè)于其中的旋轉(zhuǎn)組件，所述的關(guān)節(jié)連接桿的一端固設(shè)于所述的旋轉(zhuǎn)組件的固定端，所述的夾持機(jī)構(gòu)與與旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)端固設(shè)。優(yōu)選地，所述的旋轉(zhuǎn)組件，其包括有阻尼器、小圓螺母、固定鋼墊及固定螺絲，所述的固定鋼墊與管狀體固設(shè)，所述的小圓螺母、阻尼器依次設(shè)置在管狀體內(nèi)，所述的管狀體內(nèi)壁上設(shè)有阻尼器定位孔。優(yōu)選地，所述的第二關(guān)節(jié)，其包括有連接塊及轉(zhuǎn)軸組件，所述的關(guān)節(jié)連接桿的另一端套設(shè)在所述的轉(zhuǎn)軸組件上；所述的支撐裝置與所述轉(zhuǎn)軸組件相連。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)軸組件包括碟簧、螺栓、小圓螺母，所述的碟簧、小圓螺母套設(shè)在所述的螺栓，所述的螺栓架設(shè)有所述的連接塊上。優(yōu)選地，所述的碟簧設(shè)有兩個。優(yōu)選地，所述的夾持機(jī)構(gòu)，其包括夾具手指、手指轉(zhuǎn)動軸、夾具固定夾片、夾具桿固定結(jié)構(gòu)及齒輪，所述的夾具手指及齒輪套設(shè)在所述的手指轉(zhuǎn)動軸上，所述的手指轉(zhuǎn)動軸設(shè)于所述的夾具固定夾片上，所述的夾具桿固定結(jié)構(gòu)設(shè)于所述的夾具固定夾片上。優(yōu)選地，所述的夾具桿固定結(jié)構(gòu)，其包括螺母、螺栓及固定軸，所述的固定軸設(shè)于夾具固定夾片上，其中心設(shè)有通孔，所述的螺栓穿過該通孔，與所述的螺母固設(shè)。 優(yōu)選地，所述的夾具手指的末端具有手指套。優(yōu)選地，所述的位移傳感器為一組，分別設(shè)于所述的遙控裝置的各關(guān)節(jié)處。采用上述技術(shù)方案后，使用時，操作者控制遙控裝置的機(jī)械臂，AD采集電路板采集安裝于遙控裝置各關(guān)節(jié)的位移傳感器的數(shù)據(jù)，獲得機(jī)器人本體機(jī)械臂各個關(guān)節(jié)運(yùn)動的預(yù)期位置數(shù)據(jù)，再通過與操作盒計算機(jī)相連的無線通訊模塊傳遞給機(jī)器人的本體以達(dá)到遙控操作的目的。本實用新型，與習(xí)用相比，其優(yōu)點(diǎn)在于1)通過使用這種結(jié)構(gòu)的遙控裝置，可以讓特種機(jī)器人的本體機(jī)械手臂更靈活更直接的被控制，操作人員學(xué)習(xí)操控的時間更短。2)底部采用接插件使特種機(jī)器人在更換完本體機(jī)械臂以完成不同功用的時候，操作盒也可以同時更換相同的遙控裝置來實現(xiàn)同步控制。3)各個活動關(guān)節(jié)處加入了阻尼裝置可以提高機(jī)械臂控制微動時的精度，并有效防止關(guān)節(jié)隨意滑動。

圖I是現(xiàn)有的特種機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的遙控操作盒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中的遙控裝置的放大圖。圖4是電氣連接示意圖。圖5是夾持機(jī)構(gòu)的主視圖。圖6是夾持機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。圖7是夾持機(jī)構(gòu)的平視剖視圖。圖8是位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是夾具桿固定結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10是橫滾關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是橫滾關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是關(guān)節(jié)連接件一端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13是俯仰關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)不意圖。圖14是俯仰關(guān)節(jié)的分解示意圖。圖15是俯仰關(guān)節(jié)的剖視圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖2-16所示，本實用新型公開了一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其包括遙控操作盒本體I、遙控裝置2及位移傳感器3，所述遙控裝置2具有與特種機(jī)器人完全相同的結(jié)構(gòu)，其中遙控操作盒本體I上設(shè)有接口 11，遙控操作盒本體I的內(nèi)部還設(shè)有AD采集電路板，參考圖4所示，AD采集電路板把采集到的數(shù)據(jù)通過與計算機(jī)主板連接的通信總線傳送給運(yùn)行于計算機(jī)主板的核心處理程序，再通過與計算機(jī)相連的無線通訊模塊傳遞給機(jī)器人 的本體以達(dá)到遙控操作的目的。參考圖3所示，遙控裝置2包括依次連接的夾持機(jī)構(gòu)23、傳動機(jī)構(gòu)22、支撐機(jī)構(gòu)21，所述的支撐機(jī)構(gòu)21用于遙控裝置2與遙控操作盒本體I的連接，傳動機(jī)構(gòu)22用于夾持機(jī)構(gòu)23與支撐機(jī)構(gòu)21的活動相連。傳動機(jī)構(gòu)22包括至少一第一關(guān)節(jié)24、至少一第二關(guān)節(jié)222、至少一關(guān)節(jié)連接桿223，第一關(guān)節(jié)24用于關(guān)節(jié)連接桿223與夾持機(jī)構(gòu)23的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿223與關(guān)節(jié)連接桿223的活動連接，第二關(guān)節(jié)222用于關(guān)節(jié)連接桿223與支撐機(jī)構(gòu)21的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿223與關(guān)節(jié)連接桿223的活動連接。所述的第一關(guān)節(jié)24為橫滾關(guān)節(jié)，所述的第二關(guān)節(jié)222為俯仰關(guān)節(jié)。在本實施例中，俯仰關(guān)節(jié)設(shè)有兩個，關(guān)節(jié)連接桿223也設(shè)有兩個，在支撐機(jī)構(gòu)21的上端鉸設(shè)有一個俯仰關(guān)節(jié)222，在關(guān)節(jié)連接桿223活動連接在兩個俯仰關(guān)節(jié)222之間，關(guān)節(jié)連接件223 —端與俯仰關(guān)節(jié)222鉸接，另一端與第一關(guān)節(jié)24連接，夾持機(jī)構(gòu)23連接在第一關(guān)節(jié)24上。參考圖10所示，第一關(guān)節(jié)24，其包括兩垂直設(shè)置的管狀體241、242及旋轉(zhuǎn)組件243，其中一管狀體241與關(guān)節(jié)連接桿223連接，其壁上設(shè)有轉(zhuǎn)軸固定螺孔2411，其內(nèi)設(shè)有位移傳感器3的定位孔2412及阻尼器定位孔2413，管狀體242為夾具夾片的固定套管。參考圖11所示，旋轉(zhuǎn)組件243，其包括有阻尼器2431、小圓螺母2432、固定鋼墊2433、固定螺絲2434及軸承2435，固定鋼墊2433固定套設(shè)在關(guān)節(jié)連接桿223的一端，通過固定螺絲2434將其固定在管狀體241的轉(zhuǎn)軸固定螺孔2411中。阻尼器2431兩側(cè)設(shè)有與定位孔2413相適應(yīng)的凸塊，其通過小圓螺母2432與固定鋼墊2433固設(shè)，且小圓螺母2432與固定鋼墊2433間還設(shè)有軸承2435。阻尼器2431，用于增大摩擦力，使得第一關(guān)節(jié)24可以在外力作用不大的情況下保持當(dāng)前位置。阻尼器2431上還設(shè)有一位移傳感器3。參考圖12所示，關(guān)節(jié)連接桿223，其一端的結(jié)構(gòu)，為頂端設(shè)有裝設(shè)位移傳感器3的固定槽2221，其上設(shè)有阻尼器2431內(nèi)圈的固定鍵槽2222及固定軸承2435的凸臺2223。該連接桿的端部結(jié)構(gòu)，可用于旋轉(zhuǎn)于遙控裝置的夾具或遙控裝置與操作盒本體I的連接處。參考圖13所示，俯仰關(guān)節(jié)222，其包括有凹狀的連接塊231及一轉(zhuǎn)軸組件232實現(xiàn)關(guān)節(jié)連接桿223與支撐機(jī)構(gòu)21的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿223與關(guān)節(jié)連接桿223的活動連接。。關(guān)節(jié)連接桿223套設(shè)在轉(zhuǎn)軸組件232上。遙控裝置可以有一個或者多個此種關(guān)節(jié)以實現(xiàn)多關(guān)節(jié)的聯(lián)合運(yùn)動。參考圖14、15所示，轉(zhuǎn)軸組件232包括碟簧2321、軸承2322、螺栓2323、小圓螺母2324，碟簧2321、軸承2322及小圓螺母2324套設(shè)在螺栓2323上，碟簧2321設(shè)有兩個，分別設(shè)于關(guān)節(jié)連接桿223的兩側(cè)，其具有增加關(guān)節(jié)阻尼的作用，軸承2322也設(shè)有兩個，分別設(shè)于碟簧2321的兩外側(cè)，小圓螺母2324其中一軸承2322的外側(cè)，其可調(diào)整阻尼的大小。在另一軸承2322的外側(cè)，設(shè)有位移傳感器3。在螺栓2323上還設(shè)有關(guān)節(jié)連接桿223單頭端定位鍵 2325。關(guān)節(jié)連接桿223的端部套設(shè)在螺栓2323上。參考圖5、6、7所示，夾持機(jī)構(gòu)23，其包括夾具手指231、手指轉(zhuǎn)動軸232、軸承233、夾具固定夾片234、夾具桿固定結(jié)構(gòu)235及齒輪236，參考圖5所示，夾具手指231設(shè)有兩個，其外側(cè)設(shè)有手指套2311，夾具固定夾片234也設(shè)有兩個，軸承233也設(shè)有兩對，分別套設(shè)在手指轉(zhuǎn)動軸232上，靠近夾具固定夾片234的內(nèi)壁，且其上設(shè)有安裝手指轉(zhuǎn)動軸232的兩個 孔，夾具手指231套設(shè)在手指轉(zhuǎn)動軸232上，齒輪236套設(shè)在手指轉(zhuǎn)動軸232上，且位于夾具手指231與軸承233之間。夾具桿固定結(jié)構(gòu)255設(shè)于兩夾具固定夾片234之間。參考圖6所示，位移傳感器3設(shè)于手指轉(zhuǎn)動軸232上。參考圖9所示，夾具桿固定結(jié)構(gòu)235，其包括螺母2351、螺栓2352及固定軸2353，固定軸2353設(shè)于兩夾具固定夾片234之間，其中心設(shè)有通孔，螺栓2352穿過該通孔，與螺母2351固設(shè)。位移傳感器3，其設(shè)有一組，分別設(shè)于每個關(guān)節(jié)處和最終的手臂夾具等帶自由度的位置，其通過安裝于遙控操作盒本體I上的帶有插件的接口 11與AD采集電路板相連。參考圖8所示，位移傳感器3其包括有傳感器本體31、設(shè)于其上的固定螺絲孔32及轉(zhuǎn)動軸33。裝配時，其與夾具手指251的一個手指轉(zhuǎn)動軸252對接，把帶齒輪256的夾具手指251轉(zhuǎn)動時與夾具固定夾片254之間產(chǎn)生的角位移的大小變?yōu)槟M量的電信號，并通過電路傳輸出來。本實用新型的工作原理當(dāng)機(jī)器人工作時，本裝置通過AD數(shù)據(jù)采集板同時采集所有關(guān)節(jié)的位移傳感器數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)傳遞給遙操作盒的主控制板，由控制程序轉(zhuǎn)化為對機(jī)器人本體機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的位置控制命令。再通過無線傳輸模塊，位置控制命令信息發(fā)送至機(jī)器人本體，來實現(xiàn)機(jī)器人機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的直觀的同步運(yùn)動控制。在機(jī)器人遙控裝置上也具有機(jī)械限位的設(shè)計，由于并不算創(chuàng)新點(diǎn)所以并未列舉，遙控裝置可以被方便的拆卸，所以在操作盒端只需預(yù)留一些空間即可以實現(xiàn)隨操作盒攜帶。本實用新型優(yōu)點(diǎn)I)通過使用這種結(jié)構(gòu)的遙控裝置，可以讓特種機(jī)器人的本體機(jī)械手臂更靈活更直接的被控制，操作人員學(xué)習(xí)操控的時間更短。2)底部采用接插件使特種機(jī)器人在更換完本體機(jī)械臂以完成不同功用的時候，操作盒也可以同時更換相同的遙控裝置來實現(xiàn)同步控制。3)各個活動關(guān)節(jié)處加入了阻尼裝置可以提高機(jī)械臂控制微動時的精度，并有效防止關(guān)節(jié)隨意滑動。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，包括遙控操作盒本體、遙控裝置及位移傳感器，其特征在于所述的遙控裝置活動連接在所述的遙控操作盒本體上，所述的位移傳感器與所述的遙控操作盒本體內(nèi)的AD采集電路板相連，所述的位移傳感器設(shè)于所述的遙控裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的遙控裝置包括依次連接的夾持機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)，所述的支撐機(jī)構(gòu)用于所述的遙控裝置與所述的遙控操作盒本體相連，所述的傳動機(jī)構(gòu)用于夾持機(jī)構(gòu)與支撐機(jī)構(gòu)的活動相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動機(jī)構(gòu)包括至少一第一關(guān)節(jié)、至少一第二關(guān)節(jié)、至少一關(guān)節(jié)連接桿，所述的第一關(guān)節(jié)用于關(guān)節(jié)連接桿與夾持機(jī)構(gòu)的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿之間的活動連接，所述的第二關(guān)節(jié)用于關(guān)節(jié)連接桿與支撐機(jī)構(gòu)的活動連接和關(guān)節(jié)連接桿之間的活動連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的第一關(guān)節(jié)， 其包括有管狀體及設(shè)于其中的旋轉(zhuǎn)組件，所述的關(guān)節(jié)連接桿的一端固設(shè)于所述的旋轉(zhuǎn)組件的固定端，所述的夾持機(jī)構(gòu)與與旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)端固設(shè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)組件，其包括有阻尼器、小圓螺母、固定鋼墊及固定螺絲，所述的固定鋼墊與管狀體固設(shè)，所述的小圓螺母、阻尼器依次設(shè)置在管狀體內(nèi)，所述的管狀體內(nèi)壁上設(shè)有阻尼器定位孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的第二關(guān)節(jié)，其包括有連接塊及轉(zhuǎn)軸組件，所述的關(guān)節(jié)連接桿的另一端套設(shè)在所述的轉(zhuǎn)軸組件上；所述的支撐裝置與所述轉(zhuǎn)軸組件相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸組件包括碟簧、螺栓、小圓螺母，所述的碟簧、小圓螺母套設(shè)在所述的螺栓，所述的螺栓架設(shè)有所述的連接塊上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的碟簧設(shè)有兩個。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的夾持機(jī)構(gòu)，其包括夾具手指、手指轉(zhuǎn)動軸、夾具固定夾片、夾具桿固定結(jié)構(gòu)及齒輪，所述的夾具手指及齒輪套設(shè)在所述的手指轉(zhuǎn)動軸上，所述的手指轉(zhuǎn)動軸設(shè)于所述的夾具固定夾片上，所述的夾具桿固定結(jié)構(gòu)設(shè)于所述的夾具固定夾片上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的夾具桿固定結(jié)構(gòu)，其包括螺母、螺栓及固定軸，所述的固定軸設(shè)于夾具固定夾片上，其中心設(shè)有通孔，所述的螺栓穿過該通孔，與所述的螺母固設(shè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的夾具手指的末端具有手指套。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的位移傳感器為一組，分別設(shè)于所述的遙控裝置的各關(guān)節(jié)處。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，其特征在于所述的第一關(guān)節(jié)為橫滾關(guān)節(jié)，所述的第二關(guān)節(jié)為俯仰關(guān)節(jié)。
專利摘要本實用新型公開了一種特種機(jī)器人機(jī)械臂遙控系統(tǒng)，包括遙控操作盒本體、遙控裝置及位移傳感器，所述的遙控裝置活動連接在所述的遙控操作盒本體上，所述的位移傳感器與所述的遙控操作盒本體內(nèi)的AD采集電路板相連，所述的位移傳感器設(shè)于所述的遙控裝置上。使用時，操作者控制遙控裝置的機(jī)械臂，AD采集電路板采集安裝于遙控裝置各關(guān)節(jié)的位移傳感器的數(shù)據(jù)，獲得機(jī)器人本體機(jī)械臂各個關(guān)節(jié)運(yùn)動的預(yù)期位置數(shù)據(jù)，再通過與操作盒計算機(jī)相連的無線通訊模塊傳遞給機(jī)器人的本體以達(dá)到遙控操作的目的。本實用新型，可以讓特種機(jī)器人的本體機(jī)械手臂更靈活更直接的被控制，操作人員學(xué)習(xí)操控的時間更短。
文檔編號B25J9/16GK202412281SQ201220027339
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者徐方, 曲道奎, 李學(xué)威, 李燊, 杜振軍, 褚金錢, 譚波悅, 鄭春暉 申請人:沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司