本發(fā)明涉及一種姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

主從式機(jī)械手系統(tǒng)中，當(dāng)主、從手姿態(tài)不一致時，通常采用調(diào)整從手姿態(tài)的方式。但在某些特殊情況下，卻不宜采用這種調(diào)整方式。因為主手通常不具備控制姿態(tài)的電機(jī)，所以也就無法直接根據(jù)從手姿態(tài)實現(xiàn)對主手姿態(tài)的調(diào)整。這就需要一種可用于主從姿態(tài)控制的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)，使主、從手恢復(fù)一致。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了能對主手進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)主、從手姿態(tài)恢復(fù)一致而提供一種用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)，在工作臺上設(shè)置有計算機(jī)、主手和從手，還包括輔助機(jī)構(gòu)，輔助機(jī)構(gòu)包括安裝在工作臺上的輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座、輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿、第二輔助機(jī)構(gòu)連桿、第一輔助機(jī)構(gòu)連桿和導(dǎo)向裝置，所述輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座上安裝有第五電機(jī)，第五電機(jī)的輸出端與輔助機(jī)構(gòu)底座連接，第三輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端與輔助機(jī)構(gòu)底座鉸接、另一端與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端鉸接，且第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的鉸接軸分別與第四電機(jī)和第三電機(jī)的輸出端連接，第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端安裝第二電機(jī)，第二電機(jī)的輸出端與第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端連接，第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端與導(dǎo)向裝置鉸接，且第一輔助機(jī)構(gòu)連桿與導(dǎo)向裝置的鉸接軸與第一電機(jī)的輸出端固連，所述導(dǎo)向裝置與主手的執(zhí)行器連接。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.所述導(dǎo)向裝置包括與第一輔助連桿鉸接的導(dǎo)向裝置外殼、導(dǎo)向裝置內(nèi)芯，導(dǎo)向裝置外殼的內(nèi)表面設(shè)置凹槽，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的外面設(shè)置有與凹槽配合的滑道且導(dǎo)向裝置內(nèi)芯設(shè)置在導(dǎo)向裝置外殼內(nèi)，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯上設(shè)置有與主手的執(zhí)行器配合的孔，在導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的下端面與導(dǎo)向裝置外殼之間設(shè)置有電磁鐵和彈簧。

2.所述導(dǎo)向裝置包括與第一輔助連桿鉸接的導(dǎo)向裝置外殼，導(dǎo)向裝置外殼的內(nèi)表面設(shè)置電機(jī)滑道，第六電機(jī)通過外表面設(shè)置的凸起安裝在電機(jī)滑道中，電機(jī)的輸出端與導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的下端固連，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯上設(shè)置有與主手的執(zhí)行器配合的孔，在第六電機(jī)的下端面與導(dǎo)向裝置外殼之間設(shè)置有電磁鐵和彈簧。

一種用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)的調(diào)整方法，所述用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)是： 在工作臺上設(shè)置有計算機(jī)、主手和從手，還包括輔助機(jī)構(gòu)，輔助機(jī)構(gòu)包括安裝在工作臺上的輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座、輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿、第二輔助機(jī)構(gòu)連桿、第一輔助機(jī)構(gòu)連桿和導(dǎo)向裝置，所述輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座上安裝有第五電機(jī)，第五電機(jī)的輸出端與輔助機(jī)構(gòu)底座連接，第三輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端與輔助機(jī)構(gòu)底座鉸接、另一端與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端鉸接，且第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的鉸接軸分別與第四電機(jī)和第三電機(jī)的輸出端連接，第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端安裝第二電機(jī)，第二電機(jī)的輸出端與第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端連接，第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端與導(dǎo)向裝置鉸接，且第一輔助機(jī)構(gòu)連桿與導(dǎo)向裝置的鉸接軸與第一電機(jī)的輸出端固連，所述導(dǎo)向裝置與主手的執(zhí)行器連接；所述導(dǎo)向裝置包括與第一輔助連桿鉸接的導(dǎo)向裝置外殼、導(dǎo)向裝置內(nèi)芯，導(dǎo)向裝置外殼的內(nèi)表面設(shè)置凹槽，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的外面設(shè)置有與凹槽配合的滑道且導(dǎo)向裝置內(nèi)芯設(shè)置在導(dǎo)向裝置外殼內(nèi)，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯上設(shè)置有與主手的執(zhí)行器配合的孔，在導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的下端面與導(dǎo)向裝置外殼之間設(shè)置有電磁鐵和彈簧；包括如下步驟：

(1)在主手和從手姿態(tài)的不一致時，通過計算機(jī)觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，關(guān)閉主手和從手同步運(yùn)動關(guān)系，從手靜止不動，在第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)的驅(qū)動下，輔助機(jī)構(gòu)從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域，同時從手和輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸，輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)在第一電機(jī)、第二電機(jī)驅(qū)動下進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)與從手姿態(tài)一致；

(2)將主手末端的執(zhí)行器插入導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的孔中，實現(xiàn)主手與輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)一致；

(3)再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，使電磁鐵通電，帶動導(dǎo)向裝置內(nèi)芯向電磁鐵方向運(yùn)動，實現(xiàn)了主手和輔助機(jī)構(gòu)分離；

(4)輔助機(jī)構(gòu)在第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)的驅(qū)動下從工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)回到非工作區(qū)域，完成主手的姿態(tài)調(diào)整，恢復(fù)主從手姿態(tài)的一致性。

一種用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)的調(diào)整方法，所述用于主從姿態(tài)控制的輔助機(jī)構(gòu)是：在工作臺上設(shè)置有計算機(jī)、主手和從手，還包括輔助機(jī)構(gòu)，輔助機(jī)構(gòu)包括安裝在工作臺上的輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座、輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿、第二輔助機(jī)構(gòu)連桿、第一輔助機(jī)構(gòu)連桿和導(dǎo)向裝置，所述輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座上安裝有第五電機(jī)，第五電機(jī)的輸出端與輔助機(jī)構(gòu)底座連接，第三輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端與輔助機(jī)構(gòu)底座鉸接、另一端與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端鉸接，且第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與輔助機(jī)構(gòu)底座、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的鉸接軸分別與第四電機(jī)和第三電機(jī)的輸出端連接，第二輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端安裝第二電機(jī)，第二電機(jī)的輸出端與第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的一端連接，第一輔助機(jī)構(gòu)連桿的另一端與導(dǎo)向裝置鉸接，且第一輔助機(jī)構(gòu)連桿與導(dǎo)向裝置的鉸接軸與第一電機(jī)的輸出端固連，所述導(dǎo)向裝置與主手的執(zhí)行 器連接；所述導(dǎo)向裝置包括與第一輔助連桿鉸接的導(dǎo)向裝置外殼，導(dǎo)向裝置外殼的內(nèi)表面設(shè)置電機(jī)滑道，第六電機(jī)通過外表面設(shè)置的凸起安裝在電機(jī)滑道中，電機(jī)的輸出端與導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的下端固連，導(dǎo)向裝置內(nèi)芯上設(shè)置有與主手的執(zhí)行器配合的孔，在第六電機(jī)的下端面與導(dǎo)向裝置外殼之間設(shè)置有電磁鐵和彈簧；包括如下步驟：

(1)在主手和從手姿態(tài)的不一致時，通過計算機(jī)觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，關(guān)閉主手和從手同步運(yùn)動關(guān)系，從手靜止不動，在第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)的驅(qū)動下，輔助機(jī)構(gòu)從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域，同時從手和輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸，輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)在第一電機(jī)、第二電機(jī)、第六電機(jī)驅(qū)動下進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)與從手姿態(tài)一致；

(2)將主手末端的執(zhí)行器插入導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的孔中，實現(xiàn)主手與輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)一致；

(3)再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，使電磁鐵通電，帶動第六電機(jī)與導(dǎo)向裝置內(nèi)芯向電磁鐵方向運(yùn)動，實現(xiàn)了主手和輔助機(jī)構(gòu)分離；

(4)輔助機(jī)構(gòu)在第三電機(jī)、第四電機(jī)、第五電機(jī)的驅(qū)動下從工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)回到非工作區(qū)域，完成主手的姿態(tài)調(diào)整，恢復(fù)主從手姿態(tài)的一致性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明操作簡便，方便操作人員使用。2.本發(fā)明設(shè)計的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)可以應(yīng)用于不宜采用調(diào)整從手姿態(tài)方式的特殊情況下,為調(diào)整主從手姿態(tài)的一致性提供新的方式。3.本發(fā)明設(shè)計的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)可以更高效率地完成對主手姿態(tài)的調(diào)整，使其不會因為姿態(tài)調(diào)整而耽誤過多工作時間。4.本發(fā)明設(shè)計的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)不僅可以用于機(jī)械手結(jié)構(gòu)中，同樣可以用于其他結(jié)構(gòu)形式機(jī)器人中，應(yīng)用十分廣泛。5.本發(fā)明設(shè)計的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)可以準(zhǔn)確地完成主手姿態(tài)調(diào)整，使其與從手姿態(tài)一致。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明輔助機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的通用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的通用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖5為本發(fā)明另一狀態(tài)的通用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖6為本發(fā)明的專用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明另一角度的專用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的專用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖9為本發(fā)明另一狀態(tài)的專用主手導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖中：1計算機(jī)、2主手底座、3第一主手連桿、4主手機(jī)座、5第二主手連桿、6第三主手連桿、7執(zhí)行器、8具有配合孔的導(dǎo)向裝置內(nèi)芯、9導(dǎo)向裝置外殼、10第一輔助機(jī)構(gòu)連桿、11第二輔助機(jī)構(gòu)連桿、12第三輔助機(jī)構(gòu)連桿、13輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座、14輔助機(jī)構(gòu)底座、15第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)、16第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)、17第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)、18第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)、19第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)、20滑道、21限位塊、22彈簧、23電磁鐵裝置、24銷釘、25工作臺、26擋圈、27配合孔末端凸臺、28電機(jī)滑道、29第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1，通常，3自由度主手不會安裝專用于控制姿態(tài)的電機(jī)，因此無法直接由從手姿態(tài)對其進(jìn)行調(diào)整，只能采用其他方式進(jìn)行調(diào)整。通過觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)(2個，針對左右機(jī)械主手各一個)，關(guān)閉主、從手同步運(yùn)動關(guān)系，從手靜止不動。在電機(jī)驅(qū)動下，輔助機(jī)構(gòu)從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域，同時從手、輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸，將從手當(dāng)前的姿態(tài)(該姿態(tài)可以通過從手各電機(jī)的運(yùn)動量結(jié)合從手機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)獲得)，通過數(shù)據(jù)總線傳遞給計算機(jī)主機(jī)，計算機(jī)主機(jī)根據(jù)該姿態(tài)結(jié)合輔助機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動學(xué)，計算出輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)角，從而在電機(jī)的驅(qū)動下，實現(xiàn)輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)與從手末端姿態(tài)一致。然后，操作者操縱主手，將主手末端執(zhí)行器插入輔助機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置中，直至二者完全配合，從而實現(xiàn)了主手與輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)一致，此時從手姿態(tài)、主手姿態(tài)和導(dǎo)向裝置姿態(tài)均一致。最后，再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，重新建立主從手的同步運(yùn)動關(guān)系，同時，輔助機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置一側(cè)的電磁鐵通電，將導(dǎo)向裝置縮短，使該輔助機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置與主手分離。然后，輔助機(jī)構(gòu)在電機(jī)驅(qū)動下從工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)回到非工作區(qū)域。由此在從手端不動的情況下，完成主手的姿態(tài)調(diào)整，恢復(fù)了主從手姿態(tài)的一致性。該段所描述的4處姿態(tài)一致均分為兩種情況：第一種針對外購的通用主手，由于不能人為的設(shè)置繞軸線旋轉(zhuǎn)自由度的零位，所以僅能實現(xiàn)兩個自由度的一致，不包括繞導(dǎo)向裝置軸線旋轉(zhuǎn)的自由度。第二種針對自制的專用主手，由于可以人為的設(shè)置繞軸線旋轉(zhuǎn)自由度的零位，所以能夠?qū)崿F(xiàn)3個姿態(tài)自由度的一致，包括繞導(dǎo)向裝置軸線旋轉(zhuǎn)的自由度，該自由度相對獨(dú)立，可以通過增量的方式來實現(xiàn)該自由度的主從控制，下文為針對自制主手情況的描述。

結(jié)合圖2，輔助機(jī)構(gòu)主要由第一輔助機(jī)構(gòu)連桿10、第二輔助機(jī)構(gòu)連桿11、第三輔助機(jī)構(gòu)連桿12、輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座13、輔助機(jī)構(gòu)底座14、第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16、第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)17、第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)18、第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)19和導(dǎo)向裝置等組成。輔助機(jī)構(gòu)除了姿態(tài)調(diào)整(上段所述的2或3個自由度)和導(dǎo)向裝置進(jìn)給運(yùn)動(1個自由度)之外，輔助機(jī)構(gòu)還要具有1或3個自由度。當(dāng)具有1個自由度時，能 將導(dǎo)向裝置從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域的某個固定位置(如：兩個主手操作空間的中心)，可簡單地實現(xiàn)任意一個主手的姿態(tài)調(diào)整。當(dāng)具有3個自由度時，可以更進(jìn)一步實現(xiàn)將導(dǎo)向裝置放置在任意一個理想的指定位置，從而更好的實現(xiàn)主手的姿態(tài)調(diào)整，下文為針對3自由度情況的描述。輔助機(jī)構(gòu)底座14與輔助機(jī)構(gòu)機(jī)座13連接，第三輔助機(jī)構(gòu)連桿12一端與輔助機(jī)構(gòu)底座14連接，第二輔助機(jī)構(gòu)連桿11一端與第三輔助機(jī)構(gòu)連桿12另一端連接，第一輔助機(jī)構(gòu)連桿10一端與第二輔助機(jī)構(gòu)連桿11另一端連接，第一輔助機(jī)構(gòu)連桿10另一端與導(dǎo)向裝置連接，以上5處連接均為轉(zhuǎn)動副連接，且每處均有電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)依次為第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)19、第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)18、第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)17、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16、第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15。通過觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，在第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)17、第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)18、第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)19的驅(qū)動下，完成輔助機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)之間切換的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16、第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29用于驅(qū)動輔助機(jī)構(gòu)末端姿態(tài)調(diào)整。

結(jié)合圖3，通用主手的導(dǎo)向裝置外部結(jié)構(gòu)主要由具有配合孔的導(dǎo)向裝置內(nèi)芯8、導(dǎo)向裝置外殼9、滑道20和限位塊21等組成。導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔用于與執(zhí)行器7配合，滑道20用于保證配合孔8在導(dǎo)向裝置外殼9進(jìn)給運(yùn)動的準(zhǔn)確性。限位塊21對導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的進(jìn)給運(yùn)動起到限位作用。

結(jié)合圖4和圖5，其中圖4為通用主手的導(dǎo)向裝置的對接工作狀態(tài)剖視圖，圖5為通用主手的導(dǎo)向裝置的分離工作狀態(tài)剖視圖。導(dǎo)向裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由具有配合孔的導(dǎo)向裝置內(nèi)芯8、導(dǎo)向裝置外殼9、彈簧22和電磁鐵裝置23等組成。進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整過程中，當(dāng)首次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)后，根據(jù)從手、輔助機(jī)構(gòu)內(nèi)部姿態(tài)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)在第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16驅(qū)動下進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)了輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)與從手姿態(tài)一致。然后，操縱主手，將主手末端執(zhí)行器7插入輔助機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔中，直至二者完全配合，即實現(xiàn)了主手與輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)一致。綜上過程，完成了主手姿態(tài)的姿態(tài)調(diào)整，后再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，導(dǎo)向裝置一側(cè)的電磁鐵裝置23通電將導(dǎo)向裝置內(nèi)芯吸回，使執(zhí)行器7和導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔分離。

結(jié)合圖6和圖7，專用主手的導(dǎo)向裝置外部結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)向裝置內(nèi)芯8、導(dǎo)向裝置外殼9、擋圈26、配合孔末端凸臺27、電機(jī)滑道28和第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29等組成。導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔用于與執(zhí)行器7配合，通過擋圈26限制配合孔末端凸臺27運(yùn)動，從而對導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的進(jìn)給運(yùn)動起到了限位作用。

結(jié)合圖8和圖9，其中圖8為專用主手的導(dǎo)向裝置的對接工作狀態(tài)剖視圖，圖9為專用主手的導(dǎo)向裝置的分離工作狀態(tài)剖視圖。該裝置主要由彈簧22、電磁鐵裝置23、銷釘24、 擋圈26、配合孔末端凸臺27、電機(jī)滑道28和第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29等組成。進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整過程中，當(dāng)首次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)后，根據(jù)從手、輔助機(jī)構(gòu)內(nèi)部姿態(tài)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)在第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16、第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29驅(qū)動下進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整(這里重點描述繞導(dǎo)向裝置軸線旋轉(zhuǎn)的自由度的姿態(tài)調(diào)整：導(dǎo)向裝置內(nèi)芯和第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29的電機(jī)軸是通過銷釘24連接，這使二者可以進(jìn)行同步運(yùn)動，從而實現(xiàn)了該自由度的姿態(tài)調(diào)整)，即實現(xiàn)了輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)與從手姿態(tài)一致，此時專用主手的導(dǎo)向裝置處于對接工作狀態(tài)。操縱主手將其末端執(zhí)行器7插入配合孔中，直至二者完全配合，即實現(xiàn)了主手與輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)一致。綜上過程，完成了主手姿態(tài)的姿態(tài)調(diào)整，后再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，使專用主手的導(dǎo)向裝置處于分離工作狀態(tài)，導(dǎo)向裝置一側(cè)的電磁鐵裝置23將第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29吸回，由于銷釘24的作用，沿著電機(jī)滑道28運(yùn)動的第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29會將拉動導(dǎo)向裝置內(nèi)芯8一同往回運(yùn)動，從而使執(zhí)行器7和導(dǎo)向裝置內(nèi)芯8分離。

本發(fā)明工作過程如下：

正常工作過程中，操作者通過操縱主手運(yùn)動，其各個關(guān)節(jié)會在運(yùn)動過程中產(chǎn)成相應(yīng)的信號數(shù)值，所產(chǎn)成的信號數(shù)值作為驅(qū)動指令值發(fā)往從手的各個關(guān)節(jié)，使從手實現(xiàn)與主手一致的姿態(tài)變化。在某種情況下，主手為正常運(yùn)動狀態(tài)，而從手因受到阻礙或其他原因而處于靜止?fàn)顟B(tài)，發(fā)生了主手和從手姿態(tài)的不一致。在某些特殊情況下，不宜采用調(diào)整從手姿態(tài)這種方式。針對這種情況特殊，通過觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，關(guān)閉主手和從手同步運(yùn)動關(guān)系，從手靜止不動。在第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)17、第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)18、第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)19的驅(qū)動下，輔助機(jī)構(gòu)從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域，同時從手和輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)傳輸信號，輔助機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)在第一輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)15、第二輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)16、第六輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29驅(qū)動下進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，即實現(xiàn)了輔助機(jī)構(gòu)姿態(tài)與從手姿態(tài)一致。然后，操作者操縱主手，將主手末端執(zhí)行器7插入輔助機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔8中，直至二者完全配合，從而實現(xiàn)了主手與輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)一致。最后，再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，使輔助機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置內(nèi)芯的配合孔8一側(cè)的電磁鐵23通電，帶動導(dǎo)向裝置內(nèi)芯向電磁鐵23方向運(yùn)動，實現(xiàn)了主手和輔助機(jī)構(gòu)分離。然后，輔助機(jī)構(gòu)在第三輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)17、第四輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)18、第五輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)19的驅(qū)動下從工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)回到非工作區(qū)域。綜上過程，在從手端不動的情況下，完成主手的姿態(tài)調(diào)整，恢復(fù)了主從手姿態(tài)的一致性。

主從姿態(tài)控制的主手姿態(tài)調(diào)整方法的步驟為：

步驟1：觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，關(guān)閉主、從手同步運(yùn)動關(guān)系，使從手為靜止?fàn)顟B(tài)。在電機(jī)驅(qū)動下，輔助機(jī)構(gòu)從非工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)到工作區(qū)域，同時從手、輔助機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部姿態(tài)數(shù)據(jù)傳 輸，根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)電機(jī)驅(qū)動輔助機(jī)構(gòu)，使其末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)與從手末端姿態(tài)一致。

步驟2：操作者操縱主手，將主手末端執(zhí)行器插入輔助機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置中，直至二者完全配合，實現(xiàn)了主手與輔助機(jī)構(gòu)末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)一致，由步驟1實現(xiàn)了末端導(dǎo)向裝置姿態(tài)與從手末端姿態(tài)一致，從而使主、從手姿態(tài)一致。

步驟3：再次觸發(fā)輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)，重新建立主從手的同步運(yùn)動關(guān)系，同時，輔助機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置一側(cè)的電磁鐵通電，將導(dǎo)向裝置縮短，使該輔助機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置與主手分離。然后，輔助機(jī)構(gòu)在電機(jī)驅(qū)動下從工作區(qū)域翻轉(zhuǎn)回到非工作區(qū)域。

其中輔助機(jī)構(gòu)主要由姿態(tài)調(diào)整部分和翻轉(zhuǎn)部分組成。姿態(tài)調(diào)整部分用于輔助機(jī)構(gòu)末端姿態(tài)調(diào)整，翻轉(zhuǎn)部分用于輔助機(jī)構(gòu)在工作區(qū)域和非工作區(qū)域之間翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。

本發(fā)明提出一種用輔助機(jī)構(gòu)實現(xiàn)主從姿態(tài)恢復(fù)一致的方法，針對沒有姿態(tài)電機(jī)的主手，當(dāng)主從姿態(tài)一致時，不需要輔助機(jī)構(gòu)，此時輔助機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離主手的工作區(qū)域，不影響主從操作；當(dāng)主從姿態(tài)由于某種原因不一致時，輔助機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入工作區(qū)域，通過將主手與輔助機(jī)構(gòu)對接的方式恢復(fù)主從姿態(tài)一致。

該輔助機(jī)構(gòu)分為翻轉(zhuǎn)部分和姿態(tài)調(diào)整部分，翻轉(zhuǎn)部分根據(jù)實際需要，可以將姿態(tài)調(diào)整部分移動到理想的工作位置；姿態(tài)調(diào)整部分針對不同類型的主手，根據(jù)從手的姿態(tài)和翻轉(zhuǎn)部分的姿態(tài)，可實現(xiàn)2或3個自由度的姿態(tài)調(diào)整，從而進(jìn)一步實現(xiàn)主從手的姿態(tài)一致。

所述的姿態(tài)一致均分為兩種情況：第一種針對外購的通用主手，為兩個自由度的一致，不包括繞導(dǎo)向裝置軸線旋轉(zhuǎn)的自由度；第二種針對自制的專用主手，為三個自由度的一致，包括繞導(dǎo)向裝置軸線旋轉(zhuǎn)的自由度，該自由度相對獨(dú)立，可以通過增量的方式來實現(xiàn)該自由度的主從控制。

輔助機(jī)構(gòu)主要由連桿、驅(qū)動電機(jī)、輔助機(jī)構(gòu)底座、輔助機(jī)構(gòu)開關(guān)和導(dǎo)向裝置等組成。

輔助機(jī)構(gòu)除了姿態(tài)調(diào)整(2或3個自由度)和導(dǎo)向裝置進(jìn)給運(yùn)動(1個自由度)之外，輔助機(jī)構(gòu)還要具有1或3個自由度。

通用主手的導(dǎo)向裝置主要由配合孔8、導(dǎo)向裝置外殼9、滑道20、限位塊21、彈簧22和電磁鐵裝置23等組成；

配合孔8與執(zhí)行器7相配合，滑道20限制配合孔8的進(jìn)給運(yùn)動，限位塊21對配合孔8的進(jìn)給運(yùn)動起到限位作用，電磁鐵裝置23通電后壓縮彈簧22將配合孔8吸回，使執(zhí)行器7和配合孔8分離。

專用主手的導(dǎo)向裝置主要由配合孔8、導(dǎo)向裝置外殼9、彈簧22、電磁鐵裝置23、銷釘24、擋圈26、配合孔末端凸臺27、電機(jī)滑道28和輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29等組成。

配合孔與執(zhí)行器7相配合，通過擋圈26限制配合孔末端凸臺27運(yùn)動，從而限制配合孔 8的進(jìn)給運(yùn)動；電磁鐵裝置23通電后壓縮彈簧22將輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29吸回，配合孔8和輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29的電機(jī)軸由銷釘24連接，從而一同被吸回，使執(zhí)行器7和配合孔分離。

配合孔和輔助機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)29的電機(jī)軸由銷釘24連接，二者同步運(yùn)動，從而實現(xiàn)了該自由度的姿態(tài)調(diào)整。

本發(fā)明涉及一種可用于主從姿態(tài)控制的主手姿態(tài)調(diào)整方法及輔助機(jī)構(gòu)，主從姿態(tài)控制的主手姿態(tài)調(diào)整方法是針對沒有姿態(tài)電機(jī)的主手，當(dāng)主從姿態(tài)一致時，不需要輔助機(jī)構(gòu)，此時輔助機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離主手的工作區(qū)域，不影響主從操作；當(dāng)主從姿態(tài)由于某種原因不一致時，輔助機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入工作區(qū)域，通過將主手與輔助機(jī)構(gòu)對接的方式恢復(fù)主從姿態(tài)一致。輔助機(jī)構(gòu)主要由翻轉(zhuǎn)部分和姿態(tài)調(diào)整部分組成，翻轉(zhuǎn)部分根據(jù)實際需要，可以將姿態(tài)調(diào)整部分移動到理想的工作位置。本發(fā)明為沒有姿態(tài)電機(jī)的主手，提供了一種高效的、準(zhǔn)確的主手姿態(tài)調(diào)整方法，提高了工作人員的工作效率。