全文摘要
本申请公开了一种操作机构和操控装置。该操作机构包括：操作杆、连接轴、连杆、第一旋转编码器和第二旋转编码器；操作杆的一端与连接轴固定，连接轴滚动连接在连杆一端，且连接轴的轴向不同于连杆的轴向，第一旋转编码器的测量杆与连接轴的一端连接，第二旋转编码器的测量杆与连杆远离连接轴的一端连接，以使第一旋转编码器测量连接轴沿轴向的旋转，以及第二旋转编码器测量连杆沿轴向的旋转。本申请解决了相关技术中操作机构的操作自由度单一的技术问题。
主设计要求
1.一种操作机构，其特征在于，所述操作机构包括：操作杆、连接轴、连杆、第一旋转编码器和第二旋转编码器；所述操作杆的一端与所述连接轴固定，所述连接轴滚动连接在所述连杆一端，且所述连接轴的轴向不同于所述连杆的轴向，所述第一旋转编码器的测量杆与所述连接轴的一端连接，所述第二旋转编码器的测量杆与所述连杆远离所述连接轴的一端连接，以使所述第一旋转编码器测量所述连接轴沿轴向的旋转，以及所述第二旋转编码器测量所述连杆沿轴向的旋转。
设计方案
1.一种操作机构，其特征在于，所述操作机构包括：操作杆、连接轴、连杆、第一旋转编码器和第二旋转编码器；
所述操作杆的一端与所述连接轴固定，所述连接轴滚动连接在所述连杆一端，且所述连接轴的轴向不同于所述连杆的轴向，所述第一旋转编码器的测量杆与所述连接轴的一端连接，所述第二旋转编码器的测量杆与所述连杆远离所述连接轴的一端连接，以使所述第一旋转编码器测量所述连接轴沿轴向的旋转，以及所述第二旋转编码器测量所述连杆沿轴向的旋转。
2.根据权利要求1所述的操作机构，其特征在于，所述连接轴的轴向垂直于所述连杆的轴向。
3.根据权利要求1所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括固定罩和第一轴承；
所述固定罩与所述连杆靠近所述操作杆的一端固定，所述第一轴承和所述第一旋转编码器均固定在所述固定罩中，所述第一轴承套装在所述连接轴上。
4.根据权利要求1所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括基座、直线轴承和直线滑杆；
所述连杆滚动连接在所述基座上，所述第二旋转编码器和所述直线轴承均固定在所述基座上，且所述直线滑杆套接在所述直线轴承上，以使所述直线轴承沿所述直线滑杆滑动。
5.根据权利要求4所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括固定座，所述第二旋转编码器固定在所述固定座上，所述固定座的一端固定在基座上。
6.根据权利要求4所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括转接杆和第二轴承；
所述转接杆套装在所述第二轴承中，所述第二轴承固定在基座上，所述转接杆的一端与所述连杆的远离所述连接轴的一端固定，所述转接杆的另一端与所述第一旋转编码器的测量杆连接。
7.根据权利要求6所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括限位杆，所述基座上设有限位槽，所述限位杆一端固定在所述转接杆，所述限位杆的另一端伸入所述限位槽中，以使所述限位槽对所述限位杆随所述转接杆旋转的旋转位置进行限定。
8.根据权利要求6所述的操作机构，其特征在于，所述操作机构还包括联轴器，所述联轴器的一端与所述第二旋转编码器的测量杆连接，所述联轴器的另一端与所述转接杆的一端连接。
9.根据权利要求6所述的操作机构，其特征在于，所述转接杆设有用于连接力反馈装置的连接部。
10.一种操控装置，其特征在于，所述操控装置包括如权利要求1至9任一项所述的操作机构。
设计说明书
技术领域
本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种操作机构和操控装置。
背景技术
操作机构是与跟鼠标器、跟踪球一样可以输入相对地址，以改变存储操纵杆的坐标位置，从而改变驱动机构的运动状态。相关技术中，操作机构大多只能实现通过操作杆在一个自由度上进行操作，从而改变驱动机构的运动状态，这样，由于操作机构的操作自由度单一，限缩了操作机构改变驱动机构的运动状态的控制范围。
针对相关技术中操作机构的操作自由度单一的问题，相关技术中并未提出有效的技术方案。
实用新型内容
本申请的主要目的在于提供一种操作机构和操控装置，以解决相关技术中操作机构的操作自由度单一的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种操作机构，该操作机构包括：操作杆、连接轴、连杆、第一旋转编码器和第二旋转编码器；
操作杆的一端与连接轴固定，连接轴滚动连接在连杆一端，且连接轴的轴向不同于连杆的轴向，第一旋转编码器的测量杆与连接轴的一端连接，第二旋转编码器的测量杆与连杆远离连接轴的一端连接，以使第一旋转编码器测量连接轴沿轴向的旋转，以及第二旋转编码器测量连杆沿轴向的旋转。
可选地，连接轴的轴向垂直于连杆的轴向。
可选地，该操作机构还包括固定罩和第一轴承；
固定罩与连杆靠近操作杆的一端固定，第一轴承和第一旋转编码器均固定在固定罩中，第一轴承套装在连接轴上。
可选地，该操作机构还包括基座、直线轴承和直线滑杆；
连杆滚动连接在基座上，第二旋转编码器和直线轴承均固定在基座上，且直线滑杆套接在直线轴承上，以使直线轴承沿直线滑杆滑动。
可选地，该操作机构还包括固定座，第二旋转编码器固定在固定座上，固定座的一端固定在基座上。
可选地，该操作机构还包括转接杆和第二轴承；
转接杆套装在第二轴承中，第二轴承固定在基座上，转接杆的一端与连杆的远离连接轴的一端固定，转接杆的另一端与第一旋转编码器的测量杆连接。
可选地，操作机构还包括限位杆，基座上设有限位槽，限位杆一端固定在转接杆，限位杆的另一端伸入限位槽中，以使限位槽对限位杆随转接杆旋转的旋转位置进行限定。
可选地，该操作机构还包括联轴器，联轴器的一端与第二旋转编码器的测量杆连接，联轴器的另一端与转接杆的一端连接。
可选地，转接杆设有用于连接力反馈装置的连接部。
第二方面，本申请实施例还提供了一种操控装置，该操控装置包括上述的操作机构。
在本申请实施例提供的操作机构中，本操作机构包括操作杆、连接轴、连杆、第一旋转编码器和第二旋转编码器；操作杆的一端与连接轴固定，连接轴滚动连接在连杆一端，且连接轴的轴向不同于连杆的轴向，第一旋转编码器的测量杆与连接轴的一端连接，第二旋转编码器的测量杆与连杆远离连接轴的一端连接，以使第一旋转编码器测量连接轴沿轴向的旋转，以及第二旋转编码器测量连杆沿轴向的旋转。这样，本操作机构通过连接轴滚动连接在连杆一端，且连接轴的轴向不同于连杆的轴向，实现操作杆在连接轴和连杆上环绕方向上两个自由度的操作，并通过通过第一旋转编码器测量连接轴沿轴向的旋转，第二旋转编码器测量连杆沿轴向的旋转，再通过第一旋转编码器和第二旋转编码器的测量数据改变驱动机构的运动状态。进而解决相关技术中操作机构的操作自由度单一的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的一种操控装置的立体示意图；
图2是根据本申请实施例提供的一种操控装置的俯视示意图；
图3是根据本申请实施例提供的一种操控装置的剖面示意图；
图4是根据本申请实施例提供的一种操控装置中连接轴处的结构装配示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”、“固定”、理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。其中，图1是根据本申请实施例提供的一种操控装置的立体示意图；图2是根据本申请实施例提供的一种操控装置的俯视示意图；图3是根据本申请实施例提供的一种操控装置的剖面示意图；图4是根据本申请实施例提供的一种操控装置中连接轴处的结构装配示意图。
实施例一
参见图1至图4，本申请涉及一种操作机构，该操作机构包括：操作杆1、连接轴2、连杆3、第一旋转编码器4和第二旋转编码器5；
操作杆1的一端与连接轴2固定，连接轴2滚动连接在连杆3一端，且连接轴2的轴向不同于连杆3的轴向，第一旋转编码器4的测量杆与连接轴2的一端连接，第二旋转编码器5的测量杆与连杆3远离连接轴2的一端连接(描述不太清楚)，以使第一旋转编码器4测量连接轴2沿轴向的旋转，以及第二旋转编码器5测量连杆3沿轴向的旋转。
在本实施例中，本操作机构通过连接轴2滚动连接在连杆3一端，且连接轴2的轴向不同于连杆3的轴向，操作杆1的一端与连接轴2固定，从而实现操作杆1在连接轴2和连杆3上环绕方向上两个自由度的操作，再通过通过第一旋转编码器4测量连接轴2沿轴向的旋转，第二旋转编码器5测量连杆3沿轴向的旋转，从而实现通过第一旋转编码器4和第二旋转编码器5的测量数据改变驱动机构的运动状态。
参见图3，可选地，本操作机构还包括锁紧螺钉6，锁紧螺钉6一端固定在连接轴2中，另一端固定在操作杆1上，以使操作杆1和连接轴2固定连接在一起。
可选地，连接轴2的轴向垂直于连杆3的轴向。
在本实施例中，连接轴2的轴向垂直于连杆3的轴向从而实现第一旋转编码器4和第二旋转编码器5可以分别感应操作杆1在两个垂直方向上的旋转。
参见图1至图4，可选地，该操作机构还包括固定罩7和第一轴承8；
固定罩7与连杆3靠近操作杆1的一端固定，第一轴承8和第一旋转编码器4均固定在固定罩7中，第一轴承8套装在连接轴2上。
在本实施例中，通过固定罩7将第一旋转编码器4固定在连杆3上，并通过固定在固定罩7中的第一轴承8为连接轴2提供滚动连接安装位置，以使连接轴2滚动连接在连杆3的一端。
其中，固定罩7还可以实现分离设置在操作杆1的两侧，一侧的固定罩7用于固定第一旋转编码器4，另一侧用于为第一轴承8提供安装位置。
参见图1至图3，可选地，该操作机构还包括基座9、直线轴承10和直线滑杆11；
连杆3滚动连接在基座9上，第二旋转编码器5和直线轴承10均固定在基座9上，且直线滑杆11套接在直线轴承10上，以使直线轴承10沿直线滑杆11滑动。
在本实施例中，连杆3滚动连接在基座9上，即连杆3可以实现在基座9上活动，以实现操作杆1驱使连杆3环绕连杆3轴向旋转，且第二旋转编码器5和直线轴承10均固定在基座9上，直线滑杆11套接在直线轴承10上，以使直线轴承10沿直线滑杆11滑动，这样，可以通过操作杆1提升或降低基座9相对直线滑杆11上的位置。这样，本操作机构实现了一个方向的平动与两个方向的转动，即三个自由度的运动，其可以实现对长距离移动机器人(驱动机构)的控制，两个方向的转动用以实现对机器人的姿态调整，一个方向的平动可以实现移动机器人长距离运动，例如，用于控制穿刺类机器人进行穿刺运动，其操控效果较好，因为这一类的机器人都是要进行长距离的移动(穿刺)。
参见图1至图3，可选地，该操作机构还包括固定座12，第二旋转编码器5固定在固定座12上，固定座12的一端固定在基座9上。
在本实施例中，通过固定座12为第二旋转编码器5提供一个安装位置，以使第二旋转编码器5即实现通过测量杆与连杆3之间的连接，又实现第二旋转编码器5固定在基座9上。
参见图1至图3，可选地，该操作机构还包括转接杆14和第二轴承15；
转接杆14套装在第二轴承15中，第二轴承15固定在基座9上，转接杆14的一端与连杆3的远离连接轴2的一端固定，转接杆14的另一端与第一旋转编码器4的测量杆连接。
在本实施例中，通过转接杆14实现连杆3与第二旋转编码器5的测量杆的连接，且通过转接杆14套装在第二轴承15，第二轴承15固定在基座9上，从而实现连杆3与基座9的滚动连接。
参见图3，可选地，操作机构还包括限位杆13，基座9上设有限位槽，限位杆13一端固定在转接杆14，限位杆13的另一端伸入限位槽中，以使限位槽对限位杆13随转接杆14旋转的旋转位置进行限定。
在本实施例中，当操作杆1驱动连杆3旋转时，限位杆13随转接杆14旋转，当限位杆13随转接杆14旋转一定角度时，限位杆13触碰基座9上限位槽的边缘，进而使得限位槽对限位杆13随转接杆14旋转的旋转位置进行限定。
参见图1至图3，可选地，该操作机构还包括联轴器16，联轴器16的一端与第二旋转编码器5的测量杆连接，联轴器16的另一端与转接杆14的一端连接。
在本实施例中，通过联轴器16可以实现第二旋转编码器5的测量杆与转接杆14的一端之间的连接，从而使得第二旋转编码器5检测与转接杆14连接的连杆3的旋转。
参见图3，可选地，转接杆14设有用于连接力反馈装置的连接部。
在本实施例中，本操作机构可以通过在转接杆14上设有连接部，从而实现与力反馈装置的连接，以使操作杆1在对连杆3和基座9(直线轴承10和直线滑杆11的相对运动)的操作时，力反馈装置对操作杆1施加反作用力。例如，力反馈装置通过钢丝绳17与转接杆14上的连接部进行连接。
在本申请实施例提供的操作机构中，通过连接轴2滚动连接在连杆3一端，且连接轴2的轴向不同于连杆3的轴向，实现操作杆1在连接轴2和连杆3上环绕方向上两个自由度的操作，并通过通过第一旋转编码器4测量连接轴2沿轴向的旋转，第二旋转编码器5测量连杆3沿轴向的旋转，再通过第一旋转编码器4和第二旋转编码器5的测量数据改变驱动机构的运动状态。进而解决相关技术中操作机构的操作自由度单一的问题。
实施例二
本申请实施例提供了一种操控装置，参见图1至图3，该操控装置包括实施例一的操作机构。
具体的，本申请实施例的操控装置包括的操作机构的具体结构可参见实施一中相关描述，此处不再赘述。
在本实施例提供的操控装置中，通过应用本操作机构，可以实现了一个方向的平动与两个方向的转动，即三个自由度的运动，其可以实现对长距离移动机器人(驱动机构)的控制，例如，用于控制穿刺类机器人进行穿刺运动，其操控效果较好。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920095905.X
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209504134U
授权时间:20191018
主分类号:B25J 13/00
专利分类号:B25J13/00
范畴分类:40E;
申请人:北京理工大学
第一申请人:北京理工大学
申请人地址:100081 北京市海淀区中关村南大街5号
发明人:段星光;楼霁晨;李浩源;周珅珅;韩哲
第一发明人:段星光
当前权利人:北京理工大学
代理人:唐海力;李志刚
代理机构:11541
代理机构编号:北京卓唐知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计