一種模塊化的手持式雙操作端主機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種模塊化的手持式雙操作端主機器人。包括兩個手柄模塊、三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、兩個回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊，各模塊以串聯(lián)方式用卡環(huán)連接，連接順序為：第一手柄模塊、第一回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第一擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二手柄模塊，在第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊和第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊之間加入一個關節(jié)套筒，使得機器人首尾兩端結(jié)構關于第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸對稱，三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸互相平行，并自然地與兩端的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)軸垂直，兩個手柄模塊分別安裝在機器人的兩端，組成雙手爪式仿手臂主機器人。本發(fā)明構建容易、構型可變、結(jié)構簡單、擴展性好、通用性強、操作方便,容易實現(xiàn)與從機器人的同構映射。
【專利說明】一種模塊化的手持式雙操作端主機器人

【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種模塊化的手持式雙操作端主機器人，屬于模塊化的手持式雙操作端主機器人的改造技術。

【背景技術】
[0002]人類越來越需要能在危險或未知環(huán)境中工作的機器人。然而，受人工智能技術、機構、控制和傳感技術等方面的限制，研制出能在未知環(huán)境中自主工作的智能機器人還需要很長一段時間。因此目前依賴人的智能，工作在人機交互下的主從控制機器人是一種現(xiàn)實可行的選擇。這種主從控制將人的智能和機器人的執(zhí)行結(jié)合起來，實現(xiàn)了人的感知能力和行為能力的延伸。操作者對主機器人進行操作，處理器根據(jù)主機器人的位姿信息把操作者的控制意圖轉(zhuǎn)化為從機器人可以理解的命令，并以此控制從機器人運動以實現(xiàn)相應的任務，同時通過視覺或力覺將其狀態(tài)信息反饋給操作者，操作者據(jù)此修改自己的控制行為。作為人機交互的窗口和工具，能夠把人的智能作用于機器人，實現(xiàn)人的感知能力和行為能力的延伸的主機器人便應運而生。
[0003]國內(nèi)外學者已經(jīng)研制了很多主機器人，并有很多商業(yè)化的系統(tǒng)，例如帶力反饋的Phantom、外骨骼式的數(shù)據(jù)手套。但是目前的主機器人的構型都是固定的，不能根據(jù)任務要求或從機器人的變化相應地改換構型；而且自由度也固定不變，不能根據(jù)需要進行增減。這就導致了主機器人難以適應各種不同的從機器人。例如，當實際需要少自由度從機器人時造成主機器人自由度冗余，使得主從之間的映射復雜，計算量大，影響主從控制的實時性與穩(wěn)定性。因此，主機器人的通用性和靈活性是目前研究主機器人面臨的主要問題。模塊化的設計方法能夠解決主機器人的通用性差以及結(jié)構和控制復雜等問題。模塊化主機器人能夠通過改變自身僅有的幾種模塊的連接順序或方式而獲得多種不同構型，以滿足不同的從機器人構型或者任務要求，容易實現(xiàn)主從機器人之間的同構映射。相比傳統(tǒng)主機器人，模塊化主機器人具有良好的適應性、靈活性、和容錯性以及成本低等優(yōu)點。模塊化結(jié)構簡單，易于加工，各模塊之間可以相互替換，實現(xiàn)快速組裝。
[0004]國內(nèi)外已經(jīng)研制了很多主機器人，并有很多商業(yè)化的系統(tǒng)，例如帶力反饋的Phantom、外骨骼式的數(shù)據(jù)手套。但它們存在若干問題和不足，主要表現(xiàn)在:(I)通用性和靈活性不足。一方面，目前的主機器人的構型都是固定的，不能根據(jù)任務要求或從機器人的變化相應地改換構型；而且自由度也固定不變，不能根據(jù)需要進行增減，這就導致了目前主機器人不能適應從機器人(例如模塊化機器人)構型和自由度的變化。另一方面，目前的主機器人只能單端操作，因此只能控制具有一個執(zhí)行器的從機器人，而對于具有雙端執(zhí)行器的機器人(例如雙臂機器人或者雙手爪攀爬機器人)無能為力。(2)成本高，由于缺乏通用性，不同的從機器人往往需要相應的主機器人，這樣主機器人的研制和使用成本高；(3)控制復雜，現(xiàn)有主機器人系統(tǒng)與從機器人之間大多是異構的，主從機器人之間的映射較復雜，計算量大，影響主從控制的穩(wěn)定性；(4)操作性能較差，現(xiàn)有主機器人系統(tǒng)都是穿戴型或大型落式的，前者一般具有隨遇平衡問題，操作者容易產(chǎn)生疲勞后者要求操作者直立，長時間操作后也會疲勞。
[0005]一般要求主機器人能夠具有較高的通用性，能控制多種不同的從機器人系統(tǒng)，這樣就可以降低主機器人的研制和使用成本；另外要求主機器人結(jié)構簡單合理，能夠與多種從機器人進行簡單的主從映射，從而簡化主從控制，提高主從機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，開發(fā)一種能控制多種從機器人并且結(jié)構簡單、操作性強、成本低廉的主機器人符合機器人發(fā)展的趨勢和社會生產(chǎn)生活的需要。
[0006]模塊化的設計方法能夠解決主機器人的通用性差以及結(jié)構和控制復雜等問題。模塊化主機器人能夠通過改變自身僅有的幾種模塊的連接順序或方式而獲得多種不同構型，也能夠通過模塊數(shù)量的增減改變自由度數(shù)目，以滿足不同的從機器人構型或者任務要求，容易實現(xiàn)主從機器人之間的同構映射。相比傳統(tǒng)主機器人，模塊化主機器人具有良好的適應性、靈活性、和容錯性以及成本低等優(yōu)點。模塊化結(jié)構簡單，易于加工，各模塊之間可以相互替換，實現(xiàn)快速組裝。
[0007]尤其是如前所述，目前還缺乏一種主機器人既能控制具有單端執(zhí)行器的從機器人(操作臂)，又能控制具有雙端執(zhí)行器的從機器人(例如雙臂機器人或者雙手爪攀爬機器人)。目前雙手爪攀爬機器人還不能實現(xiàn)自主或智能攀爬，需要人工遙控，但是目前缺乏有效的遙控方式和手段，示教盒和操縱桿都不直觀，造成示教或遙控很困難。因此需要開發(fā)一種結(jié)構簡單、適應性強、使用方便、遙控直觀、便捷手持的主機器人。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種結(jié)構簡單、適應性強、使用方便、遙控直觀、便捷手持的模塊化的手持式雙操作端主機器人。本發(fā)明設計合理，方便實用，能對雙手爪攀爬機器人進行遙控。
[0009]本發(fā)明的技術方案是:本發(fā)明的模塊化的手持式雙操作端主機器人，包括有兩個手柄模塊、三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、兩個回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊共有七個模塊，各模塊依次以串聯(lián)方式用卡環(huán)連接，連接順序為:第一手柄模塊、第一回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第一擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二手柄模塊，在第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊和第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊之間加入一個關節(jié)套筒，使得機器人首尾兩端結(jié)構關于第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸對稱，三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸互相平行，并自然地與兩端的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)軸垂直，兩個手柄模塊分別安裝在機器人的兩端，組成一個雙手爪式仿手臂主機器人。
[0010]上述回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線重合的模塊；所述擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線垂直的關節(jié)模塊；所述手柄模塊是一種設置有多個控制按鈕的方便人手握持并操作的功能模塊。
[0011]本發(fā)明每個關節(jié)模塊具有一個轉(zhuǎn)動自由度，由外力或外力矩驅(qū)動，其編碼器檢測關節(jié)轉(zhuǎn)角，阻尼器對關節(jié)轉(zhuǎn)動施加一定的阻尼。工作時由操作者雙手把持末端的兩個手柄控制主機器人運動，引導從機器人跟隨，并通過手柄上的按鈕控制從機器人末端執(zhí)行器的動作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下特點和優(yōu)勢:
I)模塊化:由兩種單自由度的關節(jié)模塊和兩個手柄模塊構成，模塊之間通過卡環(huán)實現(xiàn)連接和緊固，機器人的構建和拆裝簡單、方便和快速。構型可變，自由度可變。
[0012]2)通用性強、靈活性好:模塊化的結(jié)構特點使得主機器人的構型和自由度根據(jù)從機器人的具體情況而可變，因而主機器人適應性強，具有良好的通用性和靈活性；尤其是既可以用于單操作端(例如操作臂)的從機器人遙控，也可以控制雙操作端的從機器人(例如雙臂機器人和雙手爪攀爬機器人)的遙控。
[0013]3)操作方便:由于結(jié)構輕巧，可以雙手把持，偏于操作。
[0014]4)結(jié)構簡單、成本低廉:主機器人只有三種模塊組成,而每個模塊本身結(jié)構很簡單，這樣其結(jié)構非常簡單，研制、使用和維護成本低廉。
[0015]本發(fā)明構建容易、構型可變、結(jié)構簡單、擴展性好、通用性強、操作方便，容易實現(xiàn)與從機器人的同構映射，可以廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑業(yè)、核工業(yè)和化工等領域具有單端執(zhí)行器或雙端執(zhí)行器的從機器人遙控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的雙操作端主機器人外觀圖；
圖2是本發(fā)明的雙操作端主機器人機構示意圖；
圖3是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊外觀圖；
圖4是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊剖面圖；
圖5是本發(fā)明的擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊外觀圖；
圖6是本發(fā)明的擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊剖面圖；
圖7是本發(fā)明的手柄模塊外觀圖；
圖8是本發(fā)明的手柄模塊剖面圖。

【具體實施方式】
[0017]實施例:
本發(fā)明模塊化的手持式雙操作端主機器人的外觀圖和機構示意圖如圖1和圖2所示，包括有兩個手柄模塊001、三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊003、兩個回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊002共有七個模塊，各模塊依次以串聯(lián)方式用卡環(huán)連接，連接順序為:第一手柄模塊、第一回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第一擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二手柄模塊，在第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊和第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊之間加入一個關節(jié)套筒005，使得機器人首尾兩端結(jié)構關于第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸對稱，三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊003的關節(jié)轉(zhuǎn)軸互相平行，并自然地與兩端的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊002的關節(jié)軸垂直，兩個手柄模塊001分別安裝在機器人的兩端，組成一個雙手爪式仿手臂主機器人。
[0018]上述回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線重合的模塊；所述擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線垂直的關節(jié)模塊；所述手柄模塊是一種設置有多個控制按鈕的方便人手握持并操作的功能模塊。
[0019]上述七個模塊之間的電氣連接通過USB接口實現(xiàn)。七個模塊之間的電氣連接通過模塊側(cè)面的micro USB接口實現(xiàn)。
[0020]圖3和圖4所示分別為回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊002的外觀圖和剖面圖，上述回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊002包括有第一轉(zhuǎn)動基101、帶USB接頭的數(shù)據(jù)線102、回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103、編碼器104、雙頭螺柱105、對角螺釘106、編碼器安裝板107、阻尼器108、轉(zhuǎn)動軸109、球軸承110、推力軸承111、第二轉(zhuǎn)動基座112、連接螺釘113、緊定螺釘114 ;各零部件的連接方式為:轉(zhuǎn)動軸109與第二轉(zhuǎn)動基座112的一個叉耳通過連接螺釘113實現(xiàn)固連；轉(zhuǎn)動軸109和第二轉(zhuǎn)動基座112與第一轉(zhuǎn)動基座101之間通過球軸承110和推力軸承111實現(xiàn)軸向和徑向定位的同時實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動；兩個相同的單向阻尼器108背靠背套于轉(zhuǎn)動軸109上，兩端被第一轉(zhuǎn)動基座101和編碼器安裝板107壓緊，一端的凸臺與編碼器安裝板107的矩形槽緊配合；編碼器安裝板107通過對角螺釘106固連到第一轉(zhuǎn)動基座101內(nèi)腔的凸臺上；編碼器104由緊定螺釘114固連到編碼器安裝板107上；轉(zhuǎn)動軸109貫穿阻尼器108和編碼器安裝板107，末端伸入編碼器104的中心孔中與編碼器104的碼盤固連；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103通過雙頭螺柱105固定在編碼器安裝板107上，與編碼器104的端面存在間隙，回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103上的兩個對稱的USB電氣接口對準第一轉(zhuǎn)動基座101上的兩個孔；帶USB接頭的數(shù)據(jù)線102穿過第一轉(zhuǎn)動基座101上的孔與回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103連接，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸。
[0021]上述數(shù)據(jù)線102帶micro USB接頭；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103上的兩個對稱的USB電氣接口是micro USB電氣接口 ；編碼器安裝板107通過四個對角螺釘106固連到第一轉(zhuǎn)動基座101內(nèi)腔的凸臺上；編碼器104由四個緊定螺釘114固連到編碼器安裝板107上；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器103通過兩個雙頭螺柱105固定在編碼器安裝板107上；轉(zhuǎn)動軸109與第二轉(zhuǎn)動基座112的一個叉耳通過三個連接螺釘113實現(xiàn)固連。
[0022]圖5和圖6所示分別為擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊003的外觀圖和剖面圖，上述擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊003包括有第一擺動基座201、擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器202、帶USB接頭的數(shù)據(jù)線203、雙頭螺柱204、銷釘205、對角螺釘206、編碼器207、轉(zhuǎn)動軸208、第一法蘭軸承(209)、端面軸承(210)、阻尼器211、第二擺動基座212、緊定螺釘213、第二法蘭軸承214 ;轉(zhuǎn)動軸208的端蓋與第二擺動基座212通過四個緊定螺釘213實現(xiàn)軸向定位，端蓋側(cè)邊的平面與第二擺動基座212緊配合接觸，實現(xiàn)切向定位，從而使轉(zhuǎn)動軸208與第二擺動基座212固連；第一擺動基座201的兩個支耳通過軸承與轉(zhuǎn)動軸208連接；第一法蘭軸承209、端面軸承210和第二法蘭軸承214三個滑動軸承套在轉(zhuǎn)動軸208上，把相互轉(zhuǎn)動的兩個零部件隔開；兩個相同的單向阻尼器211背靠背套在轉(zhuǎn)動軸208上，其徑向凸耳通過銷釘205與第一擺動基座201端面上的兩個小支耳固連，限制其轉(zhuǎn)動；編碼器207由對角螺釘206固連到第一擺動基座201的S型支耳的外側(cè)面，轉(zhuǎn)動軸208的末端伸入其中心孔中與編碼器207固連；擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器202通過雙頭螺柱204固定在第一擺動基座201，擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器202上的兩個對稱的USB電氣接口對準第一擺動基座201上的兩個孔；帶USB接頭的數(shù)據(jù)線203穿過第一擺動基座201上的孔與擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)連接，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸。
[0023]上述數(shù)據(jù)線203是帶micro USB接頭的數(shù)據(jù)線；擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器202上設有的兩個對稱的USB電氣接口是micro USB電氣接口；轉(zhuǎn)動軸208的端蓋與第二擺動基座212通過四個緊定螺釘213實現(xiàn)軸向定位；編碼器207由對角螺釘206固連到第一擺動基座201的S型支耳的外側(cè)面，擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器202通過雙頭螺柱204固定在第一擺動基座201。
[0024]如圖7和圖8所示分別為手柄模塊的外觀圖和剖面圖,上述手柄模塊包括有手柄301、按鈕開關305、第一按鈕安裝條307、第二按鈕安裝條308和手柄模塊處理器302構成；第一按鈕安裝條307與第二按鈕安裝條308分別由螺釘304固定于手柄301底部的空腔內(nèi)，第一按鈕安裝條307與第二按鈕安裝條308兩者繞手柄301空腔的回轉(zhuǎn)中心分布；第一按鈕安裝條307上安裝有一個按鈕開關305，第二按鈕安裝條308上安裝有兩個按鈕開關305，如此操作者可以很方便地通過拇指和食指控制這三個按鈕開關305 ;第一按鈕安裝條307上安裝的一個按鈕開關305及第二按鈕安裝條308上安裝的兩個按鈕開關305通過排列組合可以產(chǎn)生8種不同的切換方便的工作模式；手柄模塊處理器302通過雙頭螺柱303固定在手柄301的頂部空腔內(nèi)。
[0025]本實施例中，上述第一按鈕安裝條307與第二按鈕安裝條308兩者繞手柄301空腔的回轉(zhuǎn)中心成90°分布；第一按鈕安裝條307上安裝的一個按鈕開關305及第二按鈕安裝條308上安裝的兩個按鈕開關305均是自鎖開關。
[0026]本實施例中，上述第一按鈕安裝條307與第二按鈕安裝條308分別由兩個螺釘304固定于手柄301底部的空腔內(nèi)，手柄模塊處理器302通過兩個雙頭螺柱303固定在手柄301的頂部空腔內(nèi)；手柄模塊處理器302的上設計有用于與其他模塊連接的電氣接口，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸；手柄301的頂端還設有與其它模塊的標準機械接口。
[0027]本發(fā)明的工作原理如下:本發(fā)明的主機器人具有兩個操作端，操作者雙手握住這兩個手柄模塊，可以便捷地控制主機器人的運動，五個關節(jié)模塊檢測相應的關節(jié)轉(zhuǎn)角。當遙控只有一個操作端的從機器人時，根據(jù)兩手柄模塊之間的相對位姿通過主從機器人的運動學映射控制從機器人的末端的位姿，或者通過主從機器人關節(jié)之間的一一映射控制從機器人的位姿；當遙控具有兩個操作端的從機器人(例如雙臂機器人或雙手爪攀爬機器人或者雙臂機器人)時，根據(jù)兩個手柄模塊之間的相對位姿控制從機器人兩個末端的位姿，或者利用主機器人結(jié)構的對稱性，根據(jù)兩個手柄模塊相對中心的位姿的變化分別控制從機器人的兩個末端，或者通過主從機器人關節(jié)之間的一一映射控制從機器人的位姿。手柄上的按鈕控制從機器人末端執(zhí)行器的動作。
【權利要求】
1.一種模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于包括有兩個手柄模塊(001)、三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(003)、兩個回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(002)共有七個模塊，各模塊依次以串聯(lián)方式用卡環(huán)連接，連接順序為:第一手柄模塊、第一回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第一擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊、第二手柄模塊，在第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊和第三擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊之間加入一個關節(jié)套筒(005)，使得機器人首尾兩端結(jié)構關于第二擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊的關節(jié)轉(zhuǎn)軸對稱，三個擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(003)的關節(jié)轉(zhuǎn)軸互相平行，并自然地與兩端的回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(002)的關節(jié)軸垂直，兩個手柄模塊(001)分別安裝在機器人的兩端，組成一個雙手爪式仿手臂主機器人。
2.根據(jù)權利要求1所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線重合的模塊；所述擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊是指只有一個轉(zhuǎn)動自由度且關節(jié)轉(zhuǎn)軸與模塊本身中心線垂直的關節(jié)模塊；所述手柄模塊是一種設置有多個控制按鈕的方便人手握持并操作的功能模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述七個模塊之間的電氣連接通過USB接口實現(xiàn)。
4.根據(jù)權利要求2所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(002)包括有第一轉(zhuǎn)動基座(101)、帶USB接頭的數(shù)據(jù)線(102)、回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)、編碼器(104)、雙頭螺柱(105)、對角螺釘(106)、編碼器安裝板(107)、阻尼器(108)、轉(zhuǎn)動軸(109)、球軸承(110)、推力軸承(111)、第二轉(zhuǎn)動基座(112)、連接螺釘(113)、緊定螺釘(114);各零部件的連接方式為:轉(zhuǎn)動軸(109)與第二轉(zhuǎn)動基座(112)的一個叉耳通過連接螺釘(113)實現(xiàn)固連；轉(zhuǎn)動軸(109)和第二轉(zhuǎn)動基座(112)與第一轉(zhuǎn)動基座(101)之間通過球軸承(110)和推力軸承(111)實現(xiàn)軸向和徑向定位的同時實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動；兩個相同的單向阻尼器(108)背靠背套于轉(zhuǎn)動軸(109)上，兩端被第一轉(zhuǎn)動基座(101)和編碼器安裝板(107)壓緊，一端的凸臺與編碼器安裝板(107)的矩形槽緊配合；編碼器安裝板(107)通過對角螺釘(106)固連到第一轉(zhuǎn)動基座(101)內(nèi)腔的凸臺上；編碼器(104)由緊定螺釘(114)固連到編碼器安裝板(107)上；轉(zhuǎn)動軸(109)貫穿阻尼器(108)和編碼器安裝板(107)，末端伸入編碼器(104)的中心孔中與編碼器(104)的碼盤固連；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)通過雙頭螺柱(105)固定在編碼器安裝板(107)上，與編碼器(104)的端面存在間隙，回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)上的兩個對稱的USB電氣接口對準第一轉(zhuǎn)動基座(101)上的兩個孔；帶USB接頭的數(shù)據(jù)線(102)穿過第一轉(zhuǎn)動基座(101)上的孔與回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)連接，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸。
5.根據(jù)權利要求2所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述數(shù)據(jù)線(102)帶micro USB接頭；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)上的兩個對稱的USB電氣接口是micro USB電氣接口 ；編碼器安裝板(107)通過四個對角螺釘(106)固連到第一轉(zhuǎn)動基座(101)內(nèi)腔的凸臺上；編碼器(104)由四個緊定螺釘(114)固連到編碼器安裝板(107)上；回轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(103)通過兩個雙頭螺柱(105)固定在編碼器安裝板(107)上；轉(zhuǎn)動軸(109)與第二轉(zhuǎn)動基座(112)的一個叉耳通過三個連接螺釘(113)實現(xiàn)固連。
6.根據(jù)權利要求2所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊(003)包括有第一擺動基座(201)、擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)、帶USB接頭的數(shù)據(jù)線(203)、雙頭螺柱(204)、銷釘(205)、對角螺釘(206)、編碼器(207)、轉(zhuǎn)動軸(208)、第一法蘭軸承(209)、端面軸承(210)、阻尼器(211)、第二擺動基座(212)、緊定螺釘(213)、第二法蘭軸承(214);轉(zhuǎn)動軸(208)的端蓋與第二擺動基座(212)通過四個緊定螺釘(213)實現(xiàn)軸向定位，端蓋側(cè)邊的平面與第二擺動基座(212)緊配合接觸，實現(xiàn)切向定位，從而使轉(zhuǎn)動軸(208)與第二擺動基座(212)固連；第一擺動基座(201)的兩個支耳通過軸承與轉(zhuǎn)動軸(208)連接；第一法蘭軸承(209)、端面軸承(210)和第二法蘭軸承(214)三個滑動軸承套在轉(zhuǎn)動軸(208)上，把相互轉(zhuǎn)動的兩個零部件隔開；兩個相同的單向阻尼器(211)背靠背套在轉(zhuǎn)動軸(208)上，其徑向凸耳通過銷釘(205)與第一擺動基座(201)端面上的兩個小支耳固連，限制其轉(zhuǎn)動；編碼器(207)由對角螺釘(206)固連到第一擺動基座(201)的S型支耳的外側(cè)面，轉(zhuǎn)動軸(208)的末端伸入其中心孔中與編碼器(207)固連；擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)通過雙頭螺柱(204)固定在第一擺動基座(201)，擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)上的兩個對稱的USB電氣接口對準第一擺動基座(201)上的兩個孔；帶USB接頭的數(shù)據(jù)線(203)穿過第一擺動基座(201)上的孔與擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)連接，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸。
7.根據(jù)權利要求2所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述數(shù)據(jù)線(203)是帶micro USB接頭的數(shù)據(jù)線；擺轉(zhuǎn)關節(jié)模塊處理器(202)上設有的兩個對稱的USB電氣接口是micro USB電氣接口 ；轉(zhuǎn)動軸(208)的端蓋與第二擺動基座(212)通過四個緊定螺釘(213)實現(xiàn)軸向定位；編碼器(207)由對角螺釘(206)固連到第一擺動基座(201)的S型支耳的外側(cè)面，處理器(202)通過雙頭螺柱(204)固定在第一擺動基座(201)。
8.根據(jù)權利要求2至7任一項所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述手柄模塊包括有手柄(301)、按鈕開關(305)、第一按鈕安裝條(307)、第二按鈕安裝條(308 )和手柄模塊處理器(302 )構成；第一按鈕安裝條(307 )與第二按鈕安裝條(308 )分別由螺釘(304)固定于手柄(301)底部的空腔內(nèi)，第一按鈕安裝條(307)與第二按鈕安裝條(308)兩者繞手柄(301)空腔的回轉(zhuǎn)中心分布；第一按鈕安裝條(307)上安裝有一個按鈕開關(305)，第二按鈕安裝條(308)上安裝有兩個按鈕開關(305)，如此操作者可以很方便地通過拇指和食指控制這三個按鈕開關(305 );第一按鈕安裝條(307 )上安裝的一個按鈕開關(305)及第二按鈕安裝條(308)上安裝的兩個按鈕開關(305)通過排列組合可以產(chǎn)生8種不同的切換方便的工作模式；手柄模塊處理器(302)通過雙頭螺柱(303)固定在手柄(301)的頂部空腔內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求8所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述第一按鈕安裝條(307)與第二按鈕安裝條(308)兩者繞手柄(301)空腔的回轉(zhuǎn)中心成90°分布；第一按鈕安裝條(307)上安裝的一個按鈕開關(305)及第二按鈕安裝條(308)上安裝的兩個按鈕開關(305 )均是自鎖開關。
10.根據(jù)權利要求9所述的模塊化的手持式雙操作端主機器人，其特征在于上述第一按鈕安裝條(307)與第二按鈕安裝條(308)分別由兩個螺釘(304)固定于手柄(301)底部的空腔內(nèi)，手柄模塊處理器(302)通過兩個雙頭螺柱(303)固定在手柄(301)的頂部空腔內(nèi)；手柄模塊處理器(302)的上設計有用于與其他模塊連接的電氣接口，實現(xiàn)電源信號的供應和CAN總線信號傳輸；手柄(301)的頂端還設有與其它模塊的標準機械接口。
【文檔編號】B25J3/00GK104149081SQ201410364307
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權日:2014年7月28日
【發(fā)明者】鄭志芳, 管貽生, 蘇滿佳, 胡杰, 吳品弘 申請人:廣東工業(yè)大學