带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂的制作方法

本发明涉及远程操控技术领域，特别地涉及一种带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂，尤其适用于遥控操作钢架结构防护喷涂的车载四轴机械臂的主操作臂。

背景技术：

针对目前钢架结构厂房的防护材料喷涂现状，传统施工都是依靠工人搭乘曲臂、直臂吊车直接握持喷枪对钢材表面进行喷涂，或者通过搭建脚手架，人工站在上面进行施工作业，这种近距离的高空作业不仅作业环境恶劣，而且由于直接手持喷枪易疲劳，不仅降低了施工作业效率，而且安全性低。

技术实现要素：

本发明提供一种带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂，用于遥控操作车载四轴机械臂，以实现钢架厂房的远距离高空喷涂施工。

本发明的带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂，包括通过电气接口与从操作臂相连的基座、角度传感单元以及握柄单元；

其中，所述角度传感单元包括：

第一角度传感单元，其下端与所述基座相连，所述第一角度传感单元可沿第一轴转动以操控所述从操作臂执行相应的动作；

第二角度传感单元，其通过第一连接板与所述第一角度传感单元的上端相连，所述第二角度传感单元可沿第二轴转动以操控所述从操作臂执行相应的动作；以及

第三角度传感单元，其通过臂杆与所述第二角度传感单元相连，所述第三角度传感单元可沿第三轴转动以操控所述从操作臂执行相应的动作；

握柄单元，其通过第二连接板与所述第三角度传感单元相连，所述握柄单元可沿第四轴转动以操控所述从操作臂执行相应的动作。

在一个实施方式中，所述第一角度传感单元、所述第二角度传感单元和所述第三角度传感单元均包括：

壳体；

转动法兰，其可沿第一轴、第二轴或第三轴转动，所述转动法兰与所述壳体的端部转动连接；

法兰转轴，所述法兰转轴贯穿所述转动法兰并与所述转动法兰固定连接；以及

第一角度传感器，其设置在所述壳体内，并与所述法兰转轴相连；

其中，所述转动法兰转动时带动法兰转轴转动，以使第一角度传感器的内轴转动从而获取所述转动法兰转过的角度信息。

在一个实施方式中，所述壳体包括：

轴承固定座，其设置在所述第一角度传感器的一侧且与所述第一角度传感器固定连接，所述转动法兰通过轴承与所述轴承固定座转动连接；

尾盖，其设置在所述第一角度传感器的另一侧；以及

套管，其套设在所述第一角度传感器的外侧，且所述套管分别与所述轴承固定座和所述尾盖相连，从而将所述第一角度传感器封装在其中。

在一个实施方式中，所述尾盖上设置有第一穿线孔，所述第一角度传感器的通讯线缆通过所述第一穿线孔伸出。

在一个实施方式中，其特征在于，所述握柄单元包括：

握柄套管；

拨轮，其可沿第四轴转动，所述拨轮与所述握柄套管转动连接；

拨轮转轴，所述拨轮转轴与所述拨轮固定连接；以及

第二角度传感器，其与所述拨轮转轴相连；

其中，所述拨轮转动时带动所述拨轮转轴转动，以使第二角度传感器的内轴转动从而获取所述拨轮转过的角度信息。

在一个实施方式中，所述握柄套管上设置有用于第一按钮和第二按钮，所述第一按钮用于控制主从控制模式的通断，所述第二按钮用于控制所述从操作臂的喷枪；

所述第一按钮和所述第二按钮在所述握柄套管上的圆周方向上和/或在轴向方向上相互错开。

在一个实施方式中，所述握柄套管内设置有法兰隔套，所述拨轮与所述法兰隔套滑动配合以实现相对转动。

在一个实施方式中，所述拨轮上设置有固定孔，所述固定孔的轴线与所述拨轮转轴的轴线相互垂直，所述固定孔中设置有紧固件以将所述拨轮与所述拨轮转轴紧固连接。

在一个实施方式中，所述握柄套管中设置有传感器连接座，所述第二角度传感器的外部固定有传感器外套，所述传感器连接座与所述传感器外套固定连接。

在一个实施方式中，所述握柄套管的后端设置有尾部连接座，所述尾部连接座上设置有第二穿线孔，所述第二角度传感器的通讯线缆通过所述第二穿线孔伸出。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过第一角度传感单元、第二角度传感单元、第三角度传感单元和握柄单元的转动，将其转动角度信息发送至从操纵臂，从而操作从操作臂相应的部件进行相应的操作，由此实现远距离作业。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明的实施例中带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂控制从操作臂的操作示意图；

图2是本发明的实施例中带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂的结构示意图；

图3是图2所示的第一角度传感单元的剖视图；

图4是图2所示的握柄单元的主视图；

图5是图4在a-a处的剖视图；

图6是图5在b处的放大图。

附图标记：

100-主操作臂；200-从操作臂；201-喷枪；300-电气接口；

1-握柄单元；2-第一连接板；3-臂杆；4-第二连接板；5-基座；6-角度传感单元；7-连接头单元；

61-第一角度传感单元；62-第二角度传感单元；63-第三角度传感单元；

601-转动法兰；602-法兰转轴；603-轴承；604-轴承固定座；605-固定螺钉；606-第一角度传感器；607-套管；608-第一角度传感器的通讯线缆；609-尾盖；套管固定件610；611-壳体；

101-拨轮；102-第二按钮；103-第一按钮；104-握柄套管；105-拨轮转轴；106-传感器外套；107-第二角度传感器；108-尾部连接座；109-法兰隔套；110-传感器连接座；111-第二角度传感器的通讯线缆；112-紧定件；113-螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-6所示，本发明提供一种带拨轮的主从操控式四轴机械臂的主操作臂100，其能够间接遥控操作从操作臂200(一般为车载四轴机械臂)的跟随动作，如图1所示，通过二者的同步动作实现地面遥控和机械臂高空喷涂施工作业。

具体来说，本发明的主操作臂100包括通过电气接口300与从操作臂相连的基座5、角度传感单元6以及握柄单元1。

在一个实施方式中，角度传感单元6包括3个角度传感单元，分别是第一角度传感单元61、第二角度传感单元62和第三角度传感单元63。

具体来说，第一角度传感单元61，其下端与基座5相连，第一角度传感单元61可沿第一轴转动以操控从操作臂执行相应的动作。其中，第一轴为图1所示的a轴。

第二角度传感单元62，其通过第一连接板2与第一角度传感单元61的上端相连，第二角度传感单元62可沿第二轴转动以操控从操作臂执行相应的动作。其中，第二轴为图1所示的b轴。

第三角度传感单元63，其通过臂杆3与第二角度传感单元62相连，第三角度传感单元63可沿第三轴转动以操控从操作臂执行相应的动作。其中第三轴为图1所示的c轴。

握柄单元1，其通过第二连接板4与第三角度传感单元63相连，握柄单元1可沿第四轴转动以操控从操作臂执行相应的动作。其中，第四轴为图1所示的d轴。操作者通过握持握柄单元1进行各项操作。

第一角度传感单元61、第二角度传感单元62和第三角度传感单元63的结构相同，下面以第一角度传感单元61为例对其进行说明，其余角度传感单元均与其采用相同的结构形式，本发明对此不在赘述。

第一角度传感单元61包括壳体611、转动法兰601、法兰转轴602和第一角度传感器606。其中，第一角度传感器606设置在壳体611内。

转动法兰601可沿第一轴(a轴)转动，转动法兰601与壳体611的端部转动连接。法兰转轴602贯穿转动法兰601并与转动法兰601固定连接。如图3所示，法兰转轴602的第一端与转动法兰601固定连接，第二端从转动法兰601中伸出，并与第一角度传感器606固定连接。具体地，法兰转轴602的第二端与第一角度传感器606的内轴(中空轴)相连。从而，转动法兰601转动时可带动法兰转轴602转动，以使第一角度传感器606的内轴转动从而获取转动法兰601转过的角度信息。将角度信息经过信号处理后通过第一角度传感器的通讯线缆608发送至从操作臂200，从而控制从操作臂相应的部件沿a’轴转过相应的角度。

因此，上文所述的第一轴(a轴)即为法兰转轴602的轴线。

需要说明的是，第二角度传感单元62的转动法兰可沿第二轴(b轴)转动，相应地，第二轴(b轴)即为第二角度传感单元62的法兰转轴的轴线。第二角度传感单元62的第二角度传感器获取其转动法兰转过的角度信息；将角度信息经过信号处理后通过第二角度传感器的通讯线缆发送至从操作臂200，从而控制从操作臂相应的部件沿b’轴转过相应的角度。

第三角度传感单元63的转动法兰可沿第三轴(c轴)转动，相应地，第三轴(c轴)即为第三角度传感单元63的法兰转轴的轴线。第三角度传感单元63的第三角度传感器获取其转动法兰转过的角度信息；将角度信息经过信号处理后通过第三角度传感器的通讯线缆发送至从操作臂200，从而控制从操作臂相应的部件沿c’轴转过相应的角度。

如图3所示，壳体611包括轴承固定座604、尾盖609和套管607。

轴承固定座604设置在第一角度传感器606的一侧(靠近转动法兰601的一侧)且与第一角度传感器606固定连接，转动法兰601通过轴承603与轴承固定座604转动连接。如图3所示，转动法兰601和轴承固定座604分别套在轴承603的外圈和内圈，由此转动法兰601可相对于轴承固定座604转动。

尾盖609设置在第一角度传感器606的另一侧(远离转动法兰601的一侧)。套管607套设在第一角度传感器606的外侧，且套管607分别与轴承固定座604和尾盖609相连，从而将第一角度传感器606封装在其中。

如图3所示，轴承固定座604通过套管固定件610与套管607的第一端固定相连，尾盖609通过套管固定件610与套管607的第二端固定相连，由此，轴承固定座604、套管607和尾盖609将第一角度传感器606封装在其内部。

进一步地，尾盖609上设置有第一穿线孔，第一角度传感器的通讯线缆608通过第一穿线孔伸出。

第一角度传感单元61的尾盖609与基座5相连，第一角度传感单元61的转动法兰601与第一连接板2相连，第一连接板2构造为l形结构。其一端与第一角度传感单元61的转动法兰601相连，其另一端与第二角度传感单元62的转动法兰相连。

第二角度传感单元62的壳体上设置有第一连接头单元7，第一连接头单元7具有垂直连接结构，其轴向方向与第二角度传感器62的壳体相连；其径向方向与臂杆3的其中一端相连。臂杆3的另一端则与第二连接板4相连，其中，第二连接板4也构造为l形结构，第二连接板4的另一端与握柄单元1相连，由此使各部件之间转动相连。

握柄单元1包括握柄套管104、拨轮101、拨轮转轴105和第二角度传感器107。第二角度传感器107设置在握柄套管104中。拨轮101可沿第四轴(即图1所示的d轴)转动，拨轮101与握柄套管104转动连接。拨轮转轴105与拨轮101固定连接。第二角度传感器107的内轴(中空轴)与拨轮转轴105相连。

其中，拨轮101转动时带动拨轮101转轴转动，以使第二角度传感器107的内轴转动从而获取拨轮101转过的角度信息。

因此，第四轴(d轴)即为拨轮转轴105的轴线。

进一步地，握柄套管104上设置有用于第一按钮103(主从按钮)和第二按钮102(喷枪按钮)，第一按钮103用于控制主从控制模式的通断，第二按钮102用于控制从操作臂的喷枪。

其中，第一按钮103和第二按钮102在握柄套管104上的圆周方向上和/或在轴向方向上相互错开。如图4所示，第一按钮103和第二按钮102在握柄套管104的圆周方向相差一定角度，以提高操作的便利性。当操作者的大拇指摁压第二按钮102时，由食指或中指摁压第一按钮103，从而实现单手遥操作控制的目的。

优选地，如图5所示，握柄套管104内设置有，拨轮101与法兰隔套109滑动配合以实现相对转动。

拨轮101上设置有固定孔，固定孔的轴线与拨轮101转轴的轴线相互垂直，固定孔中设置有紧固件112以将拨轮101与拨轮转轴105紧固连接。

如图5和6所示，拨轮转轴105的第一端与拨轮101固定连接，拨轮转轴105的第二端穿过握柄套管104后与第二角度传感器107相连。

握柄套管104中设置有传感器连接座110，第二角度传感器107的外部固定有传感器外套106，传感器连接座110与传感器外套106固定连接，从而将第二角度传感器107封装在其中。

握柄套管104的后端设置有尾部连接座108，尾部连接座108上设置有第二穿线孔，第二角度传感器的通讯线缆111通过第二穿线孔伸出。

尾部连接座108与第二连接板4的一端固定连接，第二连接板4的另一端与第三角度传感器63的转动法兰固定连接。也就是说，第三角度传感器63的尾部连接座108通过第二连接板4与握柄单元1相连。

第三角度传感器63的壳体上设置有第二连接头单元8，第二连接头单元8具有垂直连接结构，其轴向方向与第三角度传感器63的壳体相连；其径向方向与臂杆3的其中一端相连。即第三角度传感器63通过第二连接头单元8与臂杆3相连。臂杆3的另一端与第二角度传感单元62的壳体上设置的第一连接头单元7相连；第二角度传感单元62的转动法兰与第一连接板2的其中一端相连，第一连接板2的另一端与第一角度传感单元61的尾盖相连，即第二角度传感单元62通过第一连接板2与第一角度传感单元61相连，由此构成主操作臂100的结构。

因此，当操作者拖动握柄套管104时，将带动该主操作臂100的第一轴(a轴)、第二轴(b轴)和第三轴(c轴)转动；当操作者拨动拨轮101时，将间接获取拨轮101转动角度信息，即该主操作臂100第四轴(d轴)的滚动角度信息。

如图1所示，操作者将主操作臂100的基座5与其腰部挂接结构固定连接。施工作业时操作者根据喷涂需要携带主操作臂100，当其按下第一按钮103时，则启动主从模式，即主操作臂100通过通讯线缆与从操作臂200通信连接，主操作臂100可以控制操作臂200。松开第一按钮103时，则断开主从模式。

具体地，当其操作主操作臂100的第一轴(a轴)转动时，将使从操作臂200的腰部转动轴(a’轴)转动；当其操作主操作臂100的第二轴(b轴)转动时，将使从操作臂200的肩部俯仰轴(b’轴)转动；当其操作主操作臂100的第三轴(c轴)转动时，将使从操作臂200的肘部俯仰轴(c’轴)转动；当其拨动拨轮101时，将使从操作臂200的横滚轴(d’轴)转动。从而通过主操作臂100控制从操纵臂200(车载四轴机械臂)的末端轴(d’轴)滚动控制喷枪201的喷幅面方向。

进一步地，当操作者按下第二按钮102时，控制从操作臂200的喷枪201导通，通过喷枪201可在图1所示的喷涂扇面范围内实施喷涂作业。松开第二按钮102时，则停止喷涂。

综上所述，本发明的主操控臂100，能够间接遥操作控制从操作臂200(车载四轴机械臂)的跟随动作(如图1所示)，通过二者的同步动作实现地面遥控，机械臂高空喷涂施工作业。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

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