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一种低重心多功能主手装置

阅读：1031发布：2020-05-31

专利汇可以提供一种低重心多功能主手装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种低重心多功能主手装置，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，底座与支撑杆一端传动连接，支撑杆另一端与连接杆一端传动连接；若干关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；连接臂的两端分别与连接杆的另一端以及手柄传动连接；传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，第一驱动器设置在连接杆上且靠近支撑杆布置，钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，第一驱动器驱动钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。本发明通过将第一驱动器偏置在所述连接杆靠近支撑杆的位置上，可以补偿连接臂的部分重力矩，使整个主手装置的重心靠近底座，有利于整个主手装置的稳定。，下面是一种低重心多功能主手装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低重心多功能主手装置，其特征在于，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，所述底座与所述支撑杆一端传动连接，所述支撑杆另一端与所述连接杆一端传动连接；
若干所述关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，所述连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；所述连接臂的两端分别与所述连接杆的另一端以及所述手柄传动连接，每一节关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；
所述传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆上且靠近所述支撑杆布置，所述钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器驱动所述钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。
2.根据权利要求1所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述钢丝轮组件包括驱动轮、传动轮和钢丝，所述驱动轮和所述传动轮通过所述钢丝进行传动；所述驱动轮与所述第一驱动器的输出轴同轴且固定连接，所述传动轮与待驱动的关节连杆靠近所述连接杆的一端固定连接。
3.根据权利要求2所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述关节连杆的个数为n；沿从所述连接杆至所述手柄的方向，n个所述关节连杆分别为第一关节连杆、…、第n关节连杆，n为正整数；
所述钢丝轮组件还包括m个过渡轮，所述m为不小于0的整数；
当n为1时，m为0；当n大于1时，m大于0；所述第一关节连杆和第n-1关节连杆及其之间的任意一个关节连杆上均活动连接有过渡轮，所述过渡轮与所在关节连杆的传动轮同轴设置；所述驱动轮与所述传动轮之间的钢丝通过所述过渡轮进行力矩传递。
4.根据权利要求3所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述关节连杆上还固定有用于钢丝导向的导向轮。
5.根据权利要求2至4任一项所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述传动组件还包括记录所述关节连杆传动位置的第一电位计，所述连接杆与所述关节连杆之间以及各个关节连杆之间均设有所述第一电位计。
6.根据权利要求5所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述第一电位计与相连接的关节连杆上的传动轮同轴布置；所述第一电位计的机壳和输出轴分别与传动连接的关节连杆和连接杆相连接，或分别与相邻的两个关节连杆相连接。
7.根据权利要求1所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述底座和所述支撑杆之间设有同轴布置的第二驱动器和第二电位计，所述第二驱动器的机壳和所述第二电位计的机壳均固定在所述底座上，所述第二驱动器的驱动轴与所述第二电位计的输出轴均与所述支撑杆固定连接。
8.根据权利要求1所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述支撑杆与所述连接杆之间设有同轴布置的第三驱动器和第三电位计，所述第三驱动器的机壳和所述第三电位计的机壳均固定在所述支撑杆上，所述第三驱动器的驱动轴和所述第三电位计的输出轴均与所述连接杆固定连接。
9.根据权利要求1至4、6至8任一项所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述第一驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第二驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第三驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机。
10.根据权利要求1至4、6至8任一项所述一种低重心多功能主手装置，其特征在于，所述连接臂与所述手柄之间设有第四电位计，所述第四电位计的机壳固定在所述连接臂前端的关节连杆上，所述第四电位计的输出轴与所述手柄固定连接；位于所述连接臂前端的关节连杆上旋接有止动弹簧螺钉，所述止动弹簧螺钉内弹性连接有一钢珠，所述钢珠的一部分从所述止动弹簧螺钉的前端露出且抵接在所述第四电位计的输出轴上。

说明书全文

一种低重心多功能主手装置

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种低重心多功能主手装置。

背景技术

[0002] 主从操作是古老的操作方式，机器人是由此方式发展演变而来的。最早期的主从操作机器人，是结构相同的两套机构，分别放置在不同的地方，其中主机器人放置在一个安
全或方便的地方，从机器人放在人不宜接近的地方，如有强辐射、高温、水下等环境。操作者
根据传感器信息，如视觉、接触力觉、接近觉等来操作主机器人，主机器人与从机器人之间
存在着机械耦合，并将主机器人运动传递给从机器人，从机器人就跟随主机器人的运动。

[0003] 主从操作方式极大地延伸了机器人的应用空间，在许多危险或极限环境下，采用机器人代替人是唯一可行办法。因此，人类在外层空间开发、海洋深水作业及核电站的检测
与维护方面，都离不开主从式机器人。主从式机器人已成为上述领域不可缺少的设备。此
外，在一些危险的、有毒有害的工业生产环境中，也是主从遥控机器人用武之地。

[0004] 主从遥控机器人系统由三大部分组成:主机器人、从机器人和两者之间的关连部分。具体讲就是主手、从手和两者之间的通讯。

[0005] 从手就是机械臂，它可以是关节式的或直角坐标式，取决于不同作业任务的需要。一般为6 自由度的关节型机械臂。

[0006] 主手一般是与从手同构的主动机械臂，由人手拖动进行动作，其主要功能是为从手提供各个关节的位置信息，使从手跟随主手运动。

[0007] 在主从操作机器人系统中从安全角度来说，往往需要主手具有位置保持功能，即当人手脱离主手时，主手能够保持当前位置；从使用角度看，有很多应用场合需要从手长时
间保持一定位置，有两种实现方式，一是使用具有位置保持功能的主手，这样人手可以脱离
主手时，从主手上解放出来；二是设置从手位置保持开关，需要从手保持时，按下此开关，从
手保持位置，并取消主从手跟随控制模式，主从手之间不同步跟随，当人手从主手上脱离
时，不论主手能否位置保持，从手都保持固定位置。当采用第二种方式时，需要恢复主从跟
随控制模式时，则需要主手找到从手当前位置，此操作比较繁琐。因此，具有位置保持功能
的主手是解决这类应用比较好的解决方式。

[0008] 主手分力反馈型跟无力反馈型，力反馈型主手一般每个关节都有一套驱动电机、减速器装置，而且电机一般为带抱闸型的，每个关节作为一个单独的模块，然后多个模块串
联。如申请号为201410090804.5的专利，一种关节式力反馈遥操作主手，就采用这种方式，
这种设计方式的缺陷是重心较高，因为采用的模块串联设计，而且每个模块中的电机、减速
器往往比较重，因此，要保持各关节重力矩平衡，对低关节，如二、三关节的电机输出力矩及
减速机的减速比要求较高，而且电机力矩大了，电机本身的质量也增加了，这样就增加了设
计难度。

[0009] 申请号为201710153563.8给出了一种具有位置保持功能的五自由度主手，其锁紧方式以第一关节为例，第一关节位置保持机构包括第一电机、第一丝杠和第一内螺纹滑块；
第一驱动器控制第一电机的启停，第一电机的输出端与第一丝杠连接，第一丝杠上螺纹连
接有第一内螺纹滑块，第一内螺纹滑块的移动能保持位置保持轴头的位置。如此设置，在需
要保持第一关节的位置时，第一驱动器控制第一电机动作，第一电机带动第一丝杠运转，进
而带动第一内螺纹滑块顶靠位置保持轴头，依靠摩擦力，锁死关节的转动，实现第一关节的
位置保持。该技术方案为无力矩反馈型主手，采用的模块化设计，但是同样的每个模块中含
有锁定电机、锁定机构，采用模块串联的方式，同样重心位置靠上，对低关节的锁紧力矩要
求比较苛刻，而且重心靠上，操作者长时间操作时往往会比较疲惫。

[0010] 申请号为201210454658.0的专利给出了一种绳驱动多关节机器人，该绳驱动多关节机器人分为手部、腕部、小臂、上臂、肩部、腰部及基座，基座上设置腰部，腰部通过曲轴组
件与肩部连接，肩部通过旋转关节轴与上臂连接，上臂通过旋转关节轴上的从动轮组件Ⅱ
与小臂连接，小臂通过旋转关节轴上的从动轮组件Ⅰ与腕部连接，腕部通过旋转关节轴与手
部连接，相互连接的各个部分之间形成多个关节，多关节的绳传动单元通过柔绳分别与腰
部、肩部、上臂、小臂、腕部、手部之一或两个以上连接，形成绳驱动多关节机器人。该类型的
机器，采用绳驱动，机械臂比较轻便，但是该机械臂所有关节都采用了绳驱动，绳的传动线
路复杂，手臂整体刚性较差，而且各关节处没有位置反馈装置，不易做主手。

发明内容

[0011] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种低重心多功能主手装置。

[0012] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种低重心多功能主手装置，包括：底座、支撑杆、连接杆、若干关节连杆、若干传动组件和手柄，所述底座与所述支撑杆一端传动
连接，所述支撑杆另一端与所述连接杆一端传动连接；

[0013] 若干所述关节连杆首尾传动连接形成一连接臂，所述连接臂向背离连接杆倾斜方向的一侧延伸；所述连接臂的两端分别与所述连接杆的另一端以及所述手柄传动连接，每
一节关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；

[0014] 所述传动组件包括第一驱动器和钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆上且靠近所述支撑杆布置，所述钢丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器
驱动所述钢丝轮组件带动对应的关节连杆运动。

[0015] 本发明的有益效果是：本发明的主手装置，通过钢丝轮组件和第一驱动器将运动传至相应的关节连杆，且第一驱动器偏置在所述连接杆靠近支撑杆的位置上，可以补偿连
接臂的部分重力矩，使整个主手装置的重心靠近底座，有利于整个主手装置的稳定。

[0016] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0017] 进一步，所述钢丝轮组件包括驱动轮、传动轮和钢丝，所述驱动轮和所述传动轮通过所述钢丝进行传动；所述驱动轮与所述第一驱动器的输出轴同轴且固定连接，所述传动
轮与待驱动的关节连杆靠近所述连接杆的一端固定连接。

[0018] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用驱动轮、传动轮和钢丝，通过传动轮和钢丝将第一驱动器的运动传至相应的关节连杆，整个传动过程可操作性强。

[0019] 进一步，所述关节连杆的个数为n；沿从所述连接杆至所述手柄的方向，n个所述关节连杆分别为第一关节连杆、…、第n关节连杆，n为正整数；

[0020] 所述钢丝轮组件还包括m个过渡轮，所述m为不小于0的整数；

[0021] 当n为1时，m为0；当n大于1时，m大于0；所述第一关节连杆和第n-1关节连杆及其之间的任意一个关节连杆上均活动连接有过渡轮，所述过渡轮与所在关节连杆的传动轮同轴
设置；所述驱动轮与所述传动轮之间的钢丝通过所述过渡轮进行力矩传递。

[0022] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置过渡轮，使力矩的传递更加精确和快捷。

[0023] 进一步，所述关节连杆上还固定有用于钢丝导向的导向轮。

[0024] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过在关节连杆上固定导向轮，方便将运动传递到相应的关节连杆。

[0025] 进一步，所述传动组件还包括记录所述关节连杆传动位置的第一电位计，所述连接杆与所述关节连杆之间以及各个关节连杆之间均设有所述第一电位计。

[0026] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一电位计，方便记录各个关节连杆的位置信息。

[0027] 进一步，所述第一电位计与相连接的关节连杆上的传动轮同轴布置；所述第一电位计的机壳和输出轴分别与传动连接的关节连杆和连接杆相连接，或分别与相邻的两个关
节连杆相连接。

[0028] 进一步，所述底座和所述支撑杆之间设有同轴布置的第二驱动器和第二电位计，所述第二驱动器的机壳和所述第二电位计的机壳均固定在所述底座上，所述第二驱动器的
驱动轴与所述第二电位计的输出轴均与所述支撑杆固定连接。

[0029] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第二驱动器和第二电位计，方便驱动支撑杆以及记录支撑杆的位置。

[0030] 进一步，所述支撑杆与所述连接杆之间设有同轴布置的第三驱动器和第三电位计，所述第三驱动器的机壳和所述第三电位计的机壳均固定在所述支撑杆上，所述第三驱
动器的驱动轴和所述第三电位计的输出轴均与所述连接杆固定连接。

[0031] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第三驱动器和第三电位计，方便驱动连接杆以及记录连接杆的位置。

[0032] 进一步，所述第一驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第二驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第三驱动器为伺服电机、制动器或带
抱闸直流减速电机。

[0033] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用伺服电机、制动器和带抱闸直流减速电机，可根据需要将主手控制保持在任意位置。

[0034] 进一步，所述连接臂与所述手柄之间设有第四电位计，所述第四电位计的机壳固定在所述连接臂前端的关节连杆上，所述第四电位计的输出轴与所述手柄固定连接；位于
所述连接臂前端的关节连杆上旋接有止动弹簧螺钉，所述止动弹簧螺钉内弹性连接有一钢
珠，所述钢珠的一部分从所述止动弹簧螺钉的前端露出且抵接在所述第四电位计的输出轴
上。

[0035] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第四电位计和止动弹簧螺钉，可通过调整止动弹簧螺钉的位置，使主手保持在空间任意位置。
附图说明

[0036] 图1为本发明的主手装置的立体结构示意图一；

[0037] 图2为本发明的主手装置的立体结构示意图二；

[0038] 图3为图2的局部放大结构示意图；

[0039] 图4为图3的局部放大结构示意图。

[0040] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0041] 100、底座；200、支撑杆；300、连接杆；400、手柄；

[0042] 500、传动组件；

[0043] 501、第一驱动器A；502、驱动轮A；503、传动轮A；504、第一电位计A；505、导向轮；506、钢丝；

[0044] 511、第一驱动器B；512、驱动轮B；513、传动轮B；514、第一电位计B；515、过渡轮B；

[0045] 521、第一驱动器C；522、驱动轮C；523、传动轮C；524、第一电位计C；525、过渡轮C；526、过渡轮D；

[0046] 600、连接臂；601、第一关节连杆；602、第二关节连杆；603、第三关节连杆；

[0047] 700、第二驱动器；701、第二电位计；

[0048] 800、第三驱动器；801、第三电位计；

[0049] 900、第四电位计；901、止动弹簧螺钉；

[0050] 1、第一关节轴线；2、第二关节轴线；3、第三关节轴线；4、支撑杆轴线；5、连接杆轴线；6、手柄轴线。

具体实施方式

[0051] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0052] 如图1-图4所示，本实施例的一种低重心多功能主手装置，包括：底座100、支撑杆200、连接杆300、若干关节连杆、若干传动组件500和手柄400，所述底座100与所述支撑杆
200一端传动连接，所述支撑杆200另一端与所述连接杆300一端传动连接；若干所述关节连
杆首尾传动连接形成一连接臂600，所述连接臂600向远离所述连接杆300倾斜方向的一侧
延伸；所述连接臂600的两端分别与所述连接杆300的另一端以及所述手柄400传动连接，每
一节所述关节连杆分别对应的通过一传动组件进行驱动；所述传动组件包括第一驱动器和
钢丝轮组件，所述第一驱动器设置在所述连接杆300上且靠近所述支撑杆200布置，所述钢
丝轮组件设置在待驱动的关节连杆上，所述第一驱动器驱动所述钢丝轮组件带动对应的关
节连杆运动。

[0053] 本实施例的若干关节连杆的长度和结构可以相同，也可以不同，关节连杆可以根据需要采用任意结构。例如，关节连杆可以采用L型结构或直杆状结构。

[0054] 本实施例的连接杆300实际上与关节连杆所起的作用相同，只是为了后续方便驱动结构的描述，故而采用不同的命名。

[0055] 本实施例的主手装置，通过钢丝轮组件和第一驱动器将运动传至相应的关节连杆，且第一驱动器偏置在所述连接杆靠近支撑杆的位置上，可以补偿连接臂的部分重力矩，
使整个主手装置的重心靠近底座，有利于整个主手装置的稳定。

[0056] 如图1-图3所示，所述钢丝轮组件包括驱动轮、传动轮和钢丝506，所述驱动轮和所述传动轮通过所述钢丝506进行传动；所述驱动轮与所述第一驱动器的输出轴同轴且固定
连接，所述传动轮与待驱动的关节连杆靠近所述连接杆300的一端固定连接。通过采用驱动
轮、传动轮和钢丝，通过传动轮和钢丝将第一驱动器的运动传至相应的关节连杆，整个传动
过程可操作性强。

[0057] 如图1-图3所示，本实施例的所述关节连杆的个数为n；沿从所述连接杆300至所述手柄400的方向，n个所述关节连杆分别为第一关节连杆601、…、第n关节连杆，n为正整数；
所述钢丝轮组件还包括m个过渡轮，所述m为不小于0的整数；

[0058] 当所述n为1时，m为0；当所述n大于1时，m大于0；所述第一关节连杆和第n-1关节连杆及其之间的任意一个关节连杆上均活动连接有过渡轮，所述过渡轮与所在关节连杆的传
动轮同轴设置；所述驱动轮与所述传动轮之间的钢丝通过所述过渡轮进行力矩传递，过渡
轮的设置，使力矩的传递更加精确和快捷。

[0059] 如图1-图3所示，本实施例的所述传动组件还包括记录所述关节连杆传动位置的第一电位计，所述连接杆300与所述关节连杆之间以及各个关节连杆之间均设有所述第一
电位计。通过设置第一电位计，方便记录各个关节连杆的位置信息。如图1-图3所示，本实施
例的所述第一电位计与相连接的关节连杆上的传动轮同轴布置；所述第一电位计的机壳和
输出轴分别与传动连接的关节连杆和连接杆相连接，或分别与相邻的两个关节连杆相连
接。

[0060] 本发明的低重心多功能主手装置可以采用多个自由度的结构，本实施例以六自由度为例，即支撑杆200与底座100之间为一个自由度，支撑杆200和连接杆300之间为一个自
由度，连接杆300和连接臂之间为一个自由度，三节关节连杆为两个自由度，连接臂与手柄
400之间为一个自由度。

[0061] 本实施例的一种实施方式，如图1-图3所示，所述关节连杆的个数为3，分别为第一关节连杆601、第二关节连杆602和第三关节连杆603，所述第一关节连杆601的后端与所述
连接杆300的前端传动连接，所述第一关节连杆601的前端与所述第二关节连杆602的后端
传动连接，所述第二关节连杆602的前端与所述第三关节连杆603的后端传动连接，所述第
三关节连杆603的前端与所述手柄400传动连接。

[0062] 具体的，如图1-图3所示，所述第一关节连杆601围绕第一关节轴线1转动，第二关节连杆602围绕第二关节轴线2转动，第三关节连杆603围绕第三关节轴线3转动；驱动所述
第一关节连杆601的传动组件为第一传动组件，驱动所述第二关节连杆602的传动组件为第
二传动组件，驱动所述第三关节连杆603的传动组件为第三传动组件。

[0063] 如图1-图3所示，所述第一传动组件包括第一驱动器A501、驱动轮A502、传动轮A503和第一电位计A504，所述第一驱动器A501的机壳固定在所述连接杆300上，所述第一驱
动器A501的驱动轴与所述驱动轮A502同轴设置且固定连接，所述传动轮A503和第一电位计
A504的机壳均固定在所述第一关节连杆601的后端且均与所述第一关节轴线1同轴设置，所
述第一电位计A504的输出轴与所述连接杆300固定连接；

[0064] 如图1-图3所示，所述第二传动组件包括第一驱动器B511、驱动轮B512、传动轮B513、第一电位计B514和过渡轮B515，所述第一驱动器B511的机壳固定在所述连接杆300
上，所述第一驱动器B511的驱动轴与所述驱动轮B512同轴设置且固定连接；所述第一电位
计B514的机壳固定在所述第一关节连杆601的前端，所述第一电位计B514的输出轴和所述
传动轮B513同轴固定在所述第二关节连杆602的后端，所述第一电位计B514的输出轴和所
述传动轮B513均与所述第二关节轴线2同轴设置；所述过渡轮B515与所述传动轮A503同轴
且活动设置，即过渡轮B515只轴向限位在传动轮A503和第一电位计A514之间，周向不进行
限位。

[0065] 如图1-图3所示，所述第三传动组件包括驱动轮C522、传动轮C523、第一电位计C524、过渡轮C525和过渡轮D526，所述第一驱动器C501的机壳固定在所述连接杆300上，所
述第一驱动器C501的驱动轴与所述驱动轮C522同轴设置且固定连接；所述第一电位计C524
的机壳固定在所述第二关节连杆602的前端，所述第一电位计,524的输出轴和所述传动轮
C523同轴固定在所述第三关节连杆603的后端，所述第一电位计C524的输出轴和所述传动
轮C522均与所述第三关节轴线3同轴设置；所述过渡轮C525与所述传动轮A503同轴且活动
设置，即过渡轮C525只轴向限位在传动轮A503和第一电位计A504之间，周向不进行限位，过
渡轮C525只是对驱动轮C522和传动轮C523之间的钢丝506进行导向过渡；所述过渡轮D526
与所述传动轮B513同轴且活动设置，即过渡轮D526只轴向限位在传动轮B513和第一电位计
B514之间，周向不进行限位，过渡轮D526只是对传动轮C523和过渡轮C525之间的钢丝506进
行导向过渡。

[0066] 如图1和图2所示，本实施例的所述关节连杆上还固定有用于钢丝506导向的导向轮505，可以根据实际情况设置导向轮505的个数和倾斜角度。例如，本实施例在第二关节连
杆602上设置了两个导向轮505，且两个导向轮505均倾斜设置且倾斜方向不同。通过在关节
连杆上固定导向轮，方便将运动传递到相应的关节连杆，避免钢丝影响其他关节连杆的正
常运行。

[0067] 如图1和图2所示，本实施例的所述底座100和所述支撑杆200之间设有同轴布置的第二驱动器700和第二电位计701，所述第二驱动器700的机壳和所述第二电位计701的机壳
均固定在所述底座100上，所述第二驱动器700的驱动轴与所述第二电位计701的输出轴均
与所述支撑杆200固定连接。通过设置第二驱动器和第二电位计，方便驱动支撑杆以及记录
支撑杆的位置。

[0068] 具体的，所述底座100包括下底板和上底板，所述下底板和上底板之间通过多根立柱固定连接。所述第二驱动器700的机壳固定在所述上底板的下侧面上且位于所述上底板
和下底板之间；所述第二驱动器700的驱动轴从所述上底板穿出并与所述支撑杆200固定连
接，所述第二电位计701的机壳通过一杆固定在所述上底板的上表面上，所述第二电位计
701的输出轴竖直朝下布置且固定在所述支撑杆200上。所述支撑杆200围绕支撑杆轴线4转
动，所述第二驱动器700的驱动轴和第二电位计701的输出轴均与所述支撑杆轴线4同轴设
置。

[0069] 如图1和图2所示，本实施例的所述支撑杆200与所述连接杆300之间设有同轴布置的第三驱动器800和第三电位计801，所述第三驱动器800的机壳和所述第三电位计801的机
壳均固定在所述支撑杆200上，所述第三驱动器800的驱动轴和所述第三电位计801的输出
轴均与所述连接杆300固定连接。通过设置第三驱动器和第三电位计，方便驱动连接杆以及
记录连接杆的位置。

[0070] 具体的，所述连接杆300围绕连接杆轴线5转动，所述第三驱动器800的驱动轴和第三电位计801的输出轴均与所述连接杆300轴线同轴设置。

[0071] 本实施例的所述第一驱动器为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第二驱动器700为伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机；所述第三驱动器800为伺服电机、
制动器或带抱闸直流减速电机。通过采用伺服电机、制动器和带抱闸直流减速电机，可根据
需要将主手控制保持在任意位置。

[0072] 具体的，所述第一驱动器、第二驱动器700和第三驱动器800均可以有多种实施方式，例如可以采用伺服电机、制动器或带抱闸直流减速电机。所述伺服电机不同的减速比，
具有不同的阻尼力矩，选择合适的伺服电机的减速比，当操作者操作手柄时，在伺服电机不
上电的情况下可以利用伺服电机的阻尼力矩使主手保持在任意位置；当根据各个关节连杆
姿态实时调节各个伺服电机的驱动电流时，便可以实现多自由度关节力反馈型主手。采用
制动器也可以实现多自由度关节位置锁定型主手，当操作者操作手柄时，各个制动器需要
上电开启抱闸，这样可以拖拽主手进行任意位置的操作，当各个制动器下电时，各个制动器
将对应的关节连杆锁死在预定位置。采用带抱闸直流减速电机也可以实现具有位置锁定功
能的力反馈型主手，当操作者操作手柄时，打开各个带抱闸直流减速电机的抱闸并调节各
个带抱闸直流减速电机的电流，主手可以感知从手力矩变化，关闭各个带抱闸直流减速电
机的抱闸时，便可以锁定主手的各个关节连杆。

[0073] 如图4所示，本实施例的所述连接臂600与所述手柄400之间设有第四电位计900，所述第四电位计900的机壳固定在所述连接臂600末端的关节连杆上，所述第四电位计900
的输出轴与所述手柄400固定连接；位于所述连接臂600末端的关节连杆上旋接有止动弹簧
螺钉901，所述止动弹簧螺钉901内通过一弹簧连接有一钢珠，所述钢珠的一部分从所述止
动弹簧螺钉901的前端露出且抵接在所述第四电位计900的输出轴上。通过设置第四电位计
和止动弹簧螺钉，可通过调整止动弹簧螺钉的位置，使主手保持在空间任意位置。

[0074] 具体的，所述止动弹簧螺钉901内沿其轴向开设有一空腔，所述空腔内设置有一弹簧；所述止动弹簧螺钉901的前端开设有一与所述空腔连通的通孔，所述弹簧沿所述止动弹
簧螺钉901的轴向布置，所述弹簧的一端与所述止动弹簧螺钉901的空腔内壁固定连接，所
述弹簧的另一端与所述钢珠固定连接，所述钢珠抵接在所述通孔内且所述钢珠的一部分从
所述通孔内露出，也就是说，所述钢珠卡接在所述通孔的内侧。

[0075] 由于所述第四电位计900的机壳固定在位于连接臂600前端的关节连杆上，且所述第四电位计900的输出轴活动穿设在该关节连杆上，该关节连杆上还开设有与所述第四电
位计900的输出轴垂直布置的螺纹孔，所述止动弹簧螺钉901旋接在所述螺纹孔内且其前端
的钢珠从所述螺纹孔内穿出后抵接在所述第四电位计900的输出轴上；也就是说，可以通过
调节止动弹簧螺钉在螺纹孔内的位置，调节钢珠在第四电位计输出轴上的压力大小，进而
使手柄保持在空间任意位置。

[0076] 本发明的描述中，“前端”指的是连接臂、关节连杆、支撑杆或连接杆靠近手柄的一端，“后端”指的是关节连杆、支撑杆或连接杆靠近底座的一端。

[0077] 由于连接杆和关节连杆的结构可以根据实际情况任意设置，本发明的连接杆、关节连杆和手柄均可以实现任意方向的转动，且不论连接杆、关节连杆和手柄朝向任何方向
转动，由于第一驱动器的设置位置在连接杆上(即靠下设置)，因此将整个主手装置的重心
都下移，使整个主手装置更加稳定。比如当连接杆倾斜时，关节连杆也倾斜时，连接杆上的
第一驱动器还可以起到配重的作用，使关节连杆的重力被第一驱动器平衡，有利于整个装
置的稳定。

[0078] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0079] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0080] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0081] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0082] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0083] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

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