電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手制造技術

本實用新型專利技術涉及一種電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，屬于機電領域。其結構是：力傳感器安裝在液壓缸的出桿端部，檢測操作者對手柄的輸入力；位移傳感器安裝在液壓缸缸筒上，測量液壓缸的伸縮量；液壓缸的缸筒分別固定在液壓缸底座上，分別與力傳感器和位移傳感器構成作動器總成；三個作動器總成互成120°角，分別通過上萬向節和下萬向節與運動平臺和固定平臺連接；電液伺服閥安裝在伺服閥集成塊上，伺服閥集成塊的進油口和泄油口通過液壓油管與液壓缸的進油口和出油口相連。優點在于：結構緊湊、剛度大，液壓驅動、承載能力強、反饋信息充分、控制靈活精確、運行穩定、自重負荷小、動力性能好，更好地滿足遠距離操縱任務的需要。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及機電領域，特別涉及一種電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，廣泛應用于遠程醫療、空間探索、海洋開發、原子能應用、軍事戰場、搶險救助等領域。
技術介紹
在遙操縱系統中，機械手的結構和驅動方式對實現臨場感和遠程精確控制有重大意義。在機構結構上，串聯式機械手動力傳遞路線較長，容易影響力控制的速度和反饋精度，特別是維數多時，影響更加明顯。在驅動方式上，電動驅動承載能力小，大負載情況下力反饋信息不充分；氣動式機械手氣體壓縮性大，位置控制準確性差，低速運動情況下響應速度慢，動態性能差。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，采用液壓驅動的并聯機構，克服上述電動串聯和氣動串聯機械手的缺點，使操縱者能夠充分準確地感知遠端工作環境阻力和位置信息，具有俯仰、翻滾和上下平移3個自由度。本技術的上述目的通過以下技術方案實現電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，力傳感器1、II JII 3、14、16分別安裝在液壓缸1、IIJII 5、13、18的出桿端部，檢測操作者對手柄的輸入力；位移傳感器1、IIJII 4、12、17分別安裝在液壓缸1、I1、111 5、13、18缸筒上，測量液壓缸的伸縮量；液壓缸1、I1、III 5、13、18的缸筒分別固定在液壓缸底座1、I1、111 6、11、19上，分別與力傳感器1、I1、III 3、14、16和位移傳感器1、I1、III4、12、17構成作動器總成；三個作動器總成互成120°角，分別通過上萬向節15和下萬向節1、I1、111 8、9、10與運動平臺2和固定平臺7連接；電液伺服閥1、II >111 20,21,22安裝在伺服閥集成塊23上，伺服閥集成塊23的進油口和泄油口通過液壓油管與液壓缸1、IIJII 5、13、18的進油口和出油口相連。所述的運動平臺2上設置操縱手柄1，對運動平臺2的位置和姿態進行操作，并通過液壓缸1、II >111 5、13、18的伸縮變化來感知反饋力和位置空間信息。所述的電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手具有三個自由度，在工作前機械手能夠自動回復到初始位置，即Z向運動平臺2和固定平臺7距離75mm ;液壓缸1、I1、111 5、13、18同時伸長或縮短相同長度時，運動平臺2在Z向做升降運動；液壓缸1、11 5、13同時伸長或縮短相同長度，且與液壓缸III18運動距離不同時，運動平臺2繞Y向做俯仰運動；液壓缸I 5的伸長量和液壓缸III 18的縮短量相等，或者液壓缸I 5的縮短量和液壓缸III 18的伸長量相等，且液壓缸II 13不運動時，運動平臺2繞X向做翻滾運動。所述的運動平臺2的受力信息通過力傳感器1、I1、111 3、14、16轉換成信號來控制遠端裝置工作，運動平臺2的位置和姿態信息通過位移傳感器1、I1、III4、12、17轉換成信號來控制遠端裝置工作；遠端裝置的工作環境和受力空間通過計算機控制系統35計算后控制電液伺服閥1、I1、III 20,21,22工作，將信息反饋到機械手，實現遙操縱控制。本技術的有益效果在于結構緊湊、剛度大，液壓驅動、承載能力強、反饋信息充分、控制靈活精確、運行穩定、自重負荷小、動力性能好，更好地滿足遠距離操縱任務的需要?？梢詮V泛應用于遠程醫療、空間探索、海洋開發、原子能應用、軍事戰場、搶險救助等危險或有害的作業領域。并聯機構動力傳遞路線短，自重負荷小、反饋信息充分、準確。能夠解決機械手反饋力和位置信息耦合的缺點，使操作者更好的感知遠端工作情況。具有三個自由度，可以滿足飛行器、船舶、車輛等具有三自由度系統的控制要求。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本技術的進一步理解，構成本申請的一部分，本技術的示意性實例及其說明用于解釋本技術，并不構成對本技術的不當限定。圖1為本技術的立體結構示意圖；圖2為圖1的Z向結構示意圖；圖3為本技術的電液伺服集成塊本體結構示意圖；圖4為本技術的主視結構示意圖；圖5為本技術的電液伺服集成塊結構示意圖；圖6為本技術的控制系統原理圖。具體實施方式以下結合附圖進一步說明本技術的詳細內容及其具體實施方式。參見圖1至圖5所示，本技術的電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手包括操縱手柄1、運動平臺2、力傳感器1、11、1113、14、16、位移傳感器1、II JII 4、12、17、液壓缸1、Π、ΙΙΙ 5、13、18、液壓缸底座1、Π、ΙΙΙ6、11、19、下萬向節1、I1、111 8、9、10、固定平臺 7、上萬向節15、電液伺服閥I , II JII 20、21、22、伺服閥集成塊23、液壓泵24、油箱25、由手柄上的力傳感器測出的操縱力信號KIKIII 26、27、28、伺服放大器1、ΙΙ、ΠΙ 29、30、31、由手柄上的位移傳感器測出的操縱手柄位置信號1、ΙΙ、ΠΙ 32、33、34、計算機控制系統35、從端工作阻力信號36、從端驅動信號37、從端工作裝置關節角度信號38、從端工作裝置39及反饋信號40，其中，液壓缸1、ΙΙ、ΠΙ 5、13、18的出桿端部通過螺紋與力傳感器1、11、1113、14、16連接，用螺母緊固。位移傳感器1、II >111 4、12、17的拉桿通過螺紋螺母與液壓缸1、I1、III 5、13、18的出桿端連接，其固定部位固定在液壓缸1、I1、111 5、13、18缸體上。運動平臺2和固定平臺7同心布置。三個作動器(液壓缸1、11、1115、13、18、力傳感器1、11、1113、14、16、位移傳感器1、I1、111 4、12、17和液壓缸底座6、11、19的總成)通過螺紋與上萬向節15和下萬向節1、ΙΙ、ΠΙ8、9、10連接，且通過螺紋互成120°角地安裝在運動平臺2和固定平臺7之間。液壓缸1、ΙΙ、ΠΙ5、13、18同時伸長或縮短相同長度時，運動平臺2在Z向做升降運動；液壓缸1、II 5、13同時伸長或縮短相同長度，且與液壓缸III18運動距離不同時，運動平臺2繞Y向做俯仰運動；液壓缸I 5的伸長量和液壓缸III 18的縮短量相等，或者液壓缸I 5的縮短量和液壓缸III18的伸長量相等，且液壓缸II 13不運動時，運動平臺2繞X向做翻滾運動。參見圖1、圖2及圖4所示，操縱手柄I通過螺紋螺母固定在運動平臺2的中心，液壓缸1、II JII 5、13、18的出桿端部通過螺紋與力傳感器1、II JII 3、14、16連接，用螺母緊固。位移傳感器1、I1、III4、12、17的拉桿通過連接件與液壓缸1、I1、III5、13、18的出桿連接，保證拉桿與液壓缸1、II >111 5、13、18出桿位移變化一致，位移傳感器1、II >111 4、12、17固定部位固定在液壓缸1、IIJII 5、13、18缸體上。液壓缸1、IIJII 5、13、18缸體焊接在液壓缸底座1、I1、III6、11、19上。三個作動器通過螺紋與上萬向節15和下萬向節1、11、III 8、9、10連接，實現三自由度靈活運動。上萬向節15和下萬向節1、I1、III 8、9、10通過螺紋互成120°角地分別安裝在運動平臺2和固定平臺7上。參見圖3、圖5及圖6所示，電液伺服閥1、I1、II本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，其特征在于：力傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（3、14、16）分別安裝在液壓缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（5、13、18）的出桿端部，檢測操作者對手柄的輸入力；位移傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（4、12、17）分別安裝在液壓缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（5、13、18）缸筒上，測量液壓缸的伸縮量；液壓缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（5、13、18）的缸筒分別固定在液壓缸底座Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（6、11、19）上，分別與力傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（3、14、16）和位移傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（4、12、17）構成作動器總成；三個作動器總成互成120°角，分別通過上萬向節（15）和下萬向節Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（8、9、10）與運動平臺（2）和固定平臺（7）連接；電液伺服閥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（20、21、22）安裝在伺服閥集成塊（23）上，伺服閥集成塊（23）的進油口和泄油口通過液壓油管分別與液壓缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（5、13、18）的進油口和出油口相連。

【技術特征摘要】
1.一種電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，其特征在于力傳感器1、11、111(3、14、16)分別安裝在液壓缸1、I1、III(5、13、18)的出桿端部，檢測操作者對手柄的輸入力；位移傳感器1、ΙΙ、ΠΙ(4、12、17)分別安裝在液壓缸1、I1、111(5、13、18)缸筒上，測量液壓缸的伸縮量；液壓缸1、II JII (5、13、18)的缸筒分別固定在液壓缸底座1、IIJII (6、11、19)上，分別與力傳感器1、ΙΙ、ΠΙ(3、14、16)和位移傳感器1、I1、111(4、12、17)構成作動器總成；三個作動器總成互成120°角，分別通過上萬向節(15)和下萬向節1、ΙΙ、ΠΙ(8、9、10)與運動平臺(2)和固定平臺(7)連接；電液伺服閥1、I1、111 (20、21、22)安裝在伺服閥集成塊(23)上，伺服閥集成塊(23)的進油口和泄油口通過液壓油管分別與液壓缸1、11、111(5、13,18)的進油口和出油口相連。2.根據權利要求1所述的電液伺服遙操縱三自由度并聯機械手，其特征在于所述的運動平臺(2)上設置操縱手柄(1)，對運動平臺(2)的位置和姿態進行操作，并通過液壓缸1、ΙΙ、ΠΙ(5、13、18)的伸縮變化來感知反饋力和位置空...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鞏明德，田博，黃勇，叢建華，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：實用新型
國別省市：