本实用新型涉及一种用于机械臂的主从遥操作主手，属于工业机器人遥操作技术领域。
背景技术：
主从遥操作是人员参与控制工业机器人最常用的操纵方法。主从机器人遥操作系统可在非确定环境下进行复杂的操纵作业。临场感技术为人-机器人-环境间创建了一种和谐的多维信息交互环境，多关节力反馈主手使操作者对所操纵作业的过程具有真实的力觉感受。
目前具有力觉反馈的遥操作主手均存在结构尺寸和质量较大，只能固定使用的问题，在作业时操作者的视角固定，甚至存在盲点，须依靠多视角的图像显示系统进行操作。
中国专利文献103817682A公开了“一种关节式力反馈遥操作主手”，该主手握持关节位于最末端，之前的三个关节轴线互相平行，若想控制某个关节运动，容易带动其它关节一起联动，另外操作者灵活的手指只用于操作按钮和开关，而未能用于操控关节转动。
技术实现要素：
本实用新型针对现有遥操作技术存在的不足，针对具有力反馈的多关节串联机械臂，提供一种具有位置伺服功能和力觉临场感的多关节力反馈主手。
本实用新型的多关节力反馈主手，采用以下技术方案：
该遥操作主手，包括依次连接的第一连杆部件、第二连杆部件、第三连杆部件、第四连杆部件、第五连杆部件和旋钮部件，各个连杆部件之间均通过旋转关节连接，在每个旋转关节上均安装有电位计或编码器，其中第一连杆部件、第二连杆部件和第三连杆部件之间连接处的旋转关节上安装有电机和减速机，第一连杆部件中电机与减速机的输入端连接，第二连杆部件和第三连杆部件中的电机与减速机通过同步带传动连接，减速机输出端与对应的电位计或编码器连接(用于测量输出端的角位移)。
所述第一连杆部件，包括底座和第一壳体，第一壳体连接在底座上，第一壳体内设置有第一电机、第一减速机、第一电位计和第一支架，第一电机与第一减速机连接，第一壳体内固定有第一支架，第一减速机固定在第一支架上，第一电位计安装在第一支架上并通过传动机构与第一减速机连接。
所述第二连杆部件，包括第二壳体，第二壳体内设置有第二电机、第二减速机和第二电位计；第二壳体连接在第一减速机的输出端，第二电机与第二减速机通过同步带传动连接，第二减速机和第二电位计均安装在第二壳体内，第二电位计通过传动机构与第二减速机连接。所述第二减速机的输出轴线与所述第一减速机的输出轴线是垂直的。
所述第三连杆部件，包括第一连接板和第三壳体，第三壳体内设置有第三电机、第三减速机和第三电位计，第一连接板连接在第二连杆部件中的第二减速机输出端，第三壳体连接在第一连接板上，第三电机通过同步带传动与第三减速机连接，第三减速机和第三电位计均安装在壳体内，第三电位计通过传动机构与第三减速机连接。
上述传动机构为齿轮传动机构，主动齿轮安装在减速机的输出端，从动齿轮安装在电位计或编码器上并与主动齿轮啮合。
所述第四连杆部件，包括第二连接板、第四电位计和第四壳体，第二连接板连接在第三连杆部件中的第三减速机输出端，第二连接板上连接有轴承座，壳体通过轴承安装在轴承座上，第四电位计的输出轴与壳体连接在一起。所述轴承座上设置有限位螺钉，用来给壳体的转动角度限位。所述第四壳体的转动轴线与所述第三减速机输出端的转动轴线垂直，这样能较好的避免联动。
所述第五连杆部件，包括第二支架和第五电位计，第二支架连接在第四连杆部件中的壳体上，第二支架上安装有转轴，第五电位计的输出轴与转轴连接。
所述旋钮部件，包括第五壳体和第六电位计，第五壳体通过轴承安装于第五连杆部件中的转轴上，第六电位计连接在第五连杆部件中的转轴上，第六电位计的输出轴上安装有旋钮，且旋钮与第五壳体之间安装有滑动轴承和阻尼圈，旋钮上端安装有按钮开关。按钮开关用于控制从端机械臂末端附加作业工具。
本实用新型的工作原理如下：
若从端机械臂与本实用新型主手同构，则可将从端机械臂各关节处的电位计或编码器与本实用新型主手各关节安装的电位计组成控制闭环，当操作者操作主手时，从臂各关节的运动完全跟随主手各关节的运动。
若从端机械臂与本实用新型主手异构，则首先建立主手工作空间与从端机械臂工作空间的影射关系，当操作者操作主手时，将主手手柄的位置和姿态影射到从端机械臂末端执行器，通过从端机械臂运动学的逆解确定从端机械臂各关节的运动。
从端机械臂末端的工作载荷通过安装在从端机械臂上的力传感器测量，经适当缩小后作为主手末端反馈给操作者的力，该反馈力由安装在主手关节的电机产生并经减速机放大后得到，各关节电机输出力的大小由反馈力、主手各连杆部件重力、关节摩擦力以及主手姿态共同确定。
本实用新型可固定使用，也可由操作者随身携带进行移动式操作，具有以下特点：
1.所要握持的关节是第四关节，处于中间部位，而非最末端，并且轴线与上一关节垂直，能准确控制各关节的运动，避免出现多关节之间的联动；
2.末端三个关节紧凑的布局在一起，结构紧凑，能充分利用人手指的灵活性来控制这三个关节；
3.可根据从臂端的工作负载大小，向操作者提供相应的力觉信息以提高操作的舒适性和减轻操作者长时间操作的疲劳感。
附图说明
图1是本实用新型多关节力反馈主手的结构示意图。
图2是本实用新型中第一连杆部件的结构示意图。
图3是本实用新型中第二连杆部件的结构示意图。
图4是图3中A-A剖视图。
图5是本实用新型中第三连杆部件的结构示意图。
图6是图7中B-B剖视图。
图7是本实用新型中第四连杆部件、第五连杆部件和手柄A6的结构图。
图中：1.第一连杆部件，2.第二连杆部件，3.第三连杆部件，4.第四连杆部件，5.第五连杆部件，6.手柄；
101.底座，102.第一壳体，103.第一电机，104.第一电机法兰，105.第一电位计，106.第一减速机，107.第一从动齿轮，108.第一主动齿轮，109.第一支架，110.输出法兰；
201.第二壳体，202.第二电机，203.主动带轮，204.第二从动齿轮，205.第二电位计，206.第二输出法兰，207.第二减速机，208.从动带轮，209.第二前盖，210.第二后盖；
301.第一连接板，302.第三壳体，303.第三电机，304.主动带轮，305.第三从动齿轮，306.第三电位计，307.第三输出法兰，308.第三减速机，309.从动带轮，310.第三后盖；
401.第二连接板，402.轴承座，403.第四电位计，404.左壳体，405.限位螺钉，406.挡圈，407.右壳体，408.阻尼圈，409.轴承，410.紧定螺钉，411.上盖；
501.第二支架，502.转轴，503.轴承，504.轴承，505.紧定螺钉，506.电位计壳体，507.第五电位计，508.后盖，509支架盖板；
601.后盖，602.第六电位计，603.轴承，604.阻尼圈，605.第五壳体，606.上盖，607.按钮开关。
具体实施方式
本实用新型的多关节力反馈主手，如图1所示，包括依次连接的第一连杆部件1、第二连杆部件2、第三连杆部件3、第四连杆部件4、第五连杆部件5和旋钮部件6。各个连杆部件之间均通过旋转关节连接，在每个旋转关节上均安装有电位计或编码器，其中第一连杆部件1、第二连杆部件2和第三连杆部件3之间连接处的旋转关节上安装有电机和减速机，第一连杆部件中电机与减速机的输入端连接，第二连杆部件和第三连杆部件中的电机与减速机通过同步带传动连接，进行减速传动，输出端的角位移通过一对齿轮传动由与其对应的电位计测量。
第一连杆部件1的结构如图2所示，包括底座101、第一壳体102和设置于第一壳体102内的第一电机103、第一减速机106、第一电位计105、第一从动齿轮107和第一主动齿轮108。第一壳体102连接在底座101上。第一电机103通过第一电机法兰104连接在第一减速机106上。第一减速机106安装在第一支架109上，第一支架109通过螺钉固定在第一壳体102内。第一主动齿轮108安装在第一减速机106的输出法兰。第一从动齿轮107安装在第一支架109上且与第一主动齿轮108啮合，第一电位计105与第一从动齿轮107连接。第一输出法兰110的外端面上加工有用来与第二连杆部件进行连接的螺纹孔。
第二连杆部件2的结构如图3和图4所示，包括第二壳体201，第二壳体201内设置有第二电机202、第二减速机207、第二电位计205、第二主动齿轮206、第二从动齿轮204、主动带轮203、从动带轮208、第二前盖209和第二后盖210。第二壳体201用螺钉连接在第一输出法兰110上，第二电机202安装在第二壳体201上，其输出轴上用紧定螺钉固定有主动带轮203，通过同步带带动固定在第二减速机207输入轴上的从动带轮208转动。第二减速机207的输出轴线与第一减速机106的输出轴线是垂直的。第二主动齿轮206安装在第二减速机207的输出端，第二从动齿轮204安装在第二电位计205的轴上并与第一主动齿轮209啮合。壳体201的两端分别设置有第二前盖209和第二后盖210。第二主动齿轮206的端面上加工有用来连接第三连杆部件3的螺纹孔。
第三连杆部件3的结构如图5和图6所示，包括第一连接板301和第三壳体302，第三壳体302内设置有第三电机303、第三减速机308和第三电位计306。第一连接板301通过螺钉连接在第二连杆部件2中的第二主动齿轮206上(也就是第二减速机208的输出端)，第三壳体302通过螺钉连接在第一连接板301上。第三电机307安装在第三壳体302上，输出轴上用紧定螺钉固定有主动带轮304，通过同步带驱动固定在第三减速机308输入轴上的从动带轮309转动。第三减速机308和第三电位计306均安装在壳体302内。第三主动齿轮307安装在第三减速机308的输出端，第三从动齿轮305安装在第三电位计306的轴上并与第三主动齿轮307啮合。壳体302的两端分别安装有前盖301和后盖310。第三主动齿轮307的端面上加工有用来连接第四连杆部件4的螺纹孔。
第四连杆部件4的结构如图7所示，包括第二连接板401、第四电位计403和第四壳体。第二连接板401通过螺钉连接在第三连杆部件3中的第三主动齿轮310上(也就是第三减速机309的输出端)，第二连接板401上连接有轴承座402。第四壳体由左壳体404和右壳体407合成，左壳体404和右壳体407通过轴承409安装在轴承座402上，通过螺钉锁紧。轴承409通过挡圈406定位。左壳体404和右壳体407的上端设置有上盖411。第四电位计403安装在轴承座402上，第四电位计403的输出轴通过紧定螺钉410与右壳体407锁紧并一起转动。轴承座402上设置有限位螺钉405，用来给壳体的转动角度限位。壳体与轴承座402之间设置有O型阻尼圈408，通过摩擦产生阻尼，使操作更舒适。第四壳体的转动轴线与第三减速机309输出端的转动轴线垂直，这样能较好的避免联动，并充分利用人手指的灵活性来控制各关节的运动，操作准确。
第五连杆部件5的结构如图7所示，包括第二支架501和第五电位计507。第二支架501通过螺钉连接在第四连杆部件4中的左壳体404上，第二支架501上通过轴承503和轴承504安装有转轴502，转轴502的一端(图4中的左端)通过紧定螺钉505与第五电位计507的输出轴锁定并一起转动，电位计壳体506通过螺钉与第一支架501固定。第二支架501上设置有支架盖板509。电位计壳体506的后部设置有后盖508。转轴502与第一支架501之间也安装有O型阻尼圈，通过摩擦产生阻尼，使操作更舒适。
旋钮部件6的结构如图7所示，包括第五壳体605和第六电位计602。第五壳体605通过滑动轴承603安装于第五连杆部件5中的转轴502上，第五壳体605可以相对转轴502自由转动。第六电位计602连接在转轴502上，第六电位计602的输出轴通过紧定螺钉与第五壳体605锁定且一起转动。第五壳体605的上端通过上盖606安装有按钮开关607。第六电位计602的后部设置有后盖601。第五壳体605与轴承603之间设置有O型阻尼圈604，与滑动轴承603摩擦产生阻尼，使操作更舒适。
各个电位计均可以采用编码器代替。
操作时，手掌握住第四连杆部件，可以带动第一、第二、第三、第四连杆部件的转动，同时手指可以转动第五连杆部件、旋钮部件，并且控制旋钮部件上的按钮开关，这样便通过主手完成对机械臂相应关节运动的操纵。