一种矿用本质安全型人机交互主从遥操作主手的制作方法

1.本实用新型属于煤矿机械中的操作手领域，具体涉及一种矿用本质安全型人机交互主从遥操作主手。


背景技术：

2.随着工业的高速发展，液压机器人特别是液压机械臂已经在煤炭开采等行业得到广泛应用，极大地提高了工业生产的自动化水平，把人类从重复性劳动或极端恶劣的工作环境中解放出来。煤矿井下环境恶劣，需要防尘防潮，并且满足一类防爆要求。目前，矿井下液压机械臂等液压设备多采用发射器或者遥控手柄通过开环控制远程遥控设备作业，费时费力，联动效果差，不能满足矿井下复杂作业场景。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种串联、操作方便、具有人机交互功能、防爆(本质安全型)、闭环控制的多关节主从遥操作主手。
4.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
5.本实用新型的实施例提供了一种矿用本质安全型人机交互主从遥操作主手，包括本质安全型操作主手以及本质安全型操作控制盒；所述的本质安全型操作主手安装在本质安全型操作控制盒上，所述的本质安全型操作控制盒的盒体上安装有触摸屏，所述的触摸屏与安装在本质安全型操作控制盒内的控制电路相连，在本质安全型操作主手的各关节转动中心安装电位器，所述的电位器与所述的控制电路相连，控制电路控制各个关节的旋转，形成闭环控制。
6.进一步的，本质安全型操作主手与本质安全型操作控制盒的结构件采用不锈钢或者碳钢加工，满足gb3836防爆要求标准。本主从遥操作主手中所选用的传感器与电气元件都满足防爆要求。
7.上述本实用新型的实施例的有益效果如下：
8.(1)本质安全型操作主手配有本质安全型可视触摸屏，具有可视化人机交互界面，能够显示受控同构设备的状态信息，并能输入相应的参数，进行设置，满足受控设备的运动轨迹、速度、位置的要求，提升用户体验；本质安全型操作主手各关节转轴中心处安装有电位器，能够检测关节角度位置，与受控装备关节对应，形成闭环控制，满足复杂作业场景需求。
9.(2)操作主手的结构件采用不锈钢或者碳钢加工，满足gb3836防爆要求标准；所选用的传感器与电气元件都满足防爆要求。因此本操作主手能够应用在煤矿井下等环境作业中。
10.(3)本质安全型操作主手采取串联结构形式，各关节连接处安装有o型圈，增加阻尼，减小重力带来的影响，能够提高操作舒适度。
11.(4)本质安全型操作主手组件连接处具有橡胶垫等密封件，具有防尘防潮功能，防
护等级高。
12.(5)本质安全型操作控制盒上还设有指示灯、急停开关、拨钮开关等，实现了自动控制和手动控制两种功能。
附图说明
13.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
14.图1是本实用新型本质安全型人机交互操作主手的整体结构示意图
15.图2是本实用新型中主手的结构示意图。
16.图3是本实用新型中主手的内部结构示意图。
17.图4是本实用新型中控制盒的结构示意图。
18.图5是本实用新型中控制盒的内部结构示意图。
19.图中：ⅰ本安主手、ⅱ可视本质安全型带触摸屏操作控制盒、
ⅰ‑
1底座、
ⅰ‑
2关节一、
ⅰ‑
3关节二、
ⅰ‑
4关节三、
ⅰ‑
5关节四、
ⅰ‑
6关节五、
ⅰ‑
7关节六、
ⅱ‑
1本安触摸屏、
ⅱ‑
2提手、
ⅱ‑
3主手安装座、
ⅱ‑
4控制器上盖、
ⅱ‑
5指示灯显示板、
ⅱ‑
6拨钮开关、
ⅱ‑
7拨钮开关固定板、
ⅱ‑
8急停开关、
ⅱ‑
13防爆接头、
ⅱ‑
9控制盒主体、
ⅱ‑
10本安电路板、
ⅱ‑
11电路板安装支撑板、
ⅱ‑
12天线、
ⅱ‑
14防爆玻璃。
具体实施方式
20.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
22.正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种本质安全型人机交互主从遥操作主手。
23.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例中公开的本质安全型人机交互主从遥操作主手包括六个关节依次连接的本质安全型操作主手ⅰ，以及可视本质安全型带触摸屏操作控制盒ⅱ；本质安全型操作主手ⅰ安装在可视本质安全型带触摸屏操作控制盒ⅱ上，主手各个关节在满足强度的前提下进行减重设计，提高操作的舒适性。
24.其中，本质安全型操作主手ⅰ，具有6个关节，即6个自由度，具体包括底座
ⅰ‑
1、关节一
ⅰ‑
2、关节二
ⅰ‑
3、关节三
ⅰ‑
4、关节四
ⅰ‑
5、关节五
ⅰ‑
6和关节六
ⅰ‑
7；各关节(关节一
ⅰ‑
2、关节二
ⅰ‑
3、关节三
ⅰ‑
4、关节四
ⅰ‑
5、关节五
ⅰ‑
6和关节六
ⅰ‑
7)采用串联的形式依次安装连接，关节转轴中心安装线绕式电位器；底座
ⅰ‑
1和关节一
ⅰ‑
2之间采用止口台确保同心度，转轴中心处安装线绕式电位器；关节一
ⅰ‑
2和关节二
ⅰ‑
3之间由小间隙配合的转轴来连接，转轴中心安装线绕式电位器(后面四关节同二三关节连接方式一致)，各关节转动角度位置可以
与同构受控设备的关节角度位置对应，形成闭环控制，能够控制小于等于6个自由度的同构设备；各个关节之间旋转的阻尼由氟橡胶材质的o型圈通过不同配合精度来调整，以便保证各个关节操作的平顺，提供更好的使用体验。
25.本实施例中的可视本质安全型带触摸屏操作控制盒ⅱ，包括本安触摸屏
ⅱ‑
1、提手
ⅱ‑
2、主手安装座
ⅱ‑
3、控制器上盖
ⅱ‑
4、指示灯显示板
ⅱ‑
5、拨钮开关
ⅱ‑
6、拨钮开关固定板
ⅱ‑
7、急停开关
ⅱ‑
8、控制盒主体
ⅱ‑
9、本安电路板
ⅱ‑
10、电路板安装支撑板
ⅱ‑
11；
26.其中，控制盒主体
ⅱ‑
9与控制器上盖
ⅱ‑
4密封连接，触摸屏
ⅱ‑
1、主手安装座
ⅱ‑
3、指示灯显示板
ⅱ‑
5、拨钮开关
ⅱ‑
6、拨钮开关固定板
ⅱ‑
7、急停开关
ⅱ‑
8、防爆玻璃
ⅱ‑
14安装在控制器上盖
ⅱ‑
4上；提手
ⅱ‑
2、本安电路板
ⅱ‑
10、电路板安装支撑板
ⅱ‑
11、天线
ⅱ‑
12、防爆接头
ⅱ‑
13安装在控制盒主体
ⅱ‑
9上；其中，拨钮开关
ⅱ‑
6和指示灯显示板
ⅱ‑
5之间通过符合本安要求的电路连接，一个拨钮开关对应一个状态指示灯；本安触摸屏
ⅱ‑
1、拨钮开关固定板
ⅱ‑
7、防爆玻璃
ⅱ‑
14和控制器上盖
ⅱ‑
4之间分别安装密封垫，保证密封效果；提手
ⅱ‑
2通过螺栓安装在控制盒主体
ⅱ‑
9上，保证一定的刚度与强度；本安电路板
ⅱ‑
10安装在电路板安装支撑板
ⅱ‑
11上；防爆接头
ⅱ‑
13可以引入防爆电缆，使控制器与外部设备进行有线通信；所述天线
ⅱ‑
12能够满足与受控设备的无线通信。
27.本质安全型人机交互主从遥操作主手配有本安触摸屏，能够显示受控同构设备的状态信息，并能输入相应的参数，进行设置，满足受控设备的运动轨迹、速度、位置的要求。
28.本实施例中的本质安全型操作主手ⅰ和可视本质安全型带触摸屏操作控制盒ⅱ之间安装有橡胶密封垫，保证密封效果；
29.本实施例中的本质安全型操作主手ⅰ与可视本质安全型带触摸屏操作控制盒ⅱ的结构件采用不锈钢或者碳钢加工，满足gb3836防爆要求标准。本主从遥操作主手中所选用的传感器与电气元件都满足防爆要求。
30.本实施例中的本质安全型操作主手各关节连接处安装有o型圈作为阻尼器，能够消除重力带来影响，提高操作舒适度。
31.此外，需要进一步说明的是：本质安全型操作主手各关节转动中心安装传感器不局限于线绕式电位器，也可采用本质安全型或者隔爆型等防爆角度传感器；本质安全型操作主手各关节连接处安装的o型圈作为阻尼器，也可采用其他形式的阻尼器。
32.最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。