六自由度触觉交互装置和机器人系统

技术领域

本申请涉及物理交互装置技术领域，具体涉及一种六自由度触觉交互 装置和机器人系统。

背景技术

触觉交互是指那些用于虚拟环境中手部感觉、体验和操作的人机交互。 触觉交互一方面能够感觉用户手的位姿和作用力，另一方面可以把力信息 反馈给用户。借助合适的传感器和执行器，并利用手部相对于物体的状态 函数来产生力指令，可以使人和虚拟物体之间产生逼真的力位传递信息。

现有触觉交互机器人按机构构型可分为基于串联机构、基于并联机构 及基于串并联混合机构。其中，并联机构的驱动全部固定布置于底座，系 统惯性小，具有良好的背驱性，且自由度及驱动数量的增加对系统的惯性 影响小，无系统累积误差，具有高精度、高刚度、高带宽特性，更易模拟 真实的力触觉反馈，但并联机构的工作空间较小，使得并联机构在使用时 限制较多，不利于广泛应用。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种六自由度触觉交互装置和机器人系 统，能够增大工作空间，适用性广。

本申请实施例的一方面，提供了一种六自由度触觉交互装置，包括定 平台、设在定平台上的三组并联的驱动机构和分别与三组驱动机构连接的 重构手柄，所述驱动机构为二自由度驱动机构，且三组所述驱动机构呈等 腰三角形设置，通过三组所述驱动机构运动，以带动所述重构手柄运动， 所述重构手柄用于触觉交互。

可选地，所述驱动机构包括两个动力件和四个杆件，四个所述杆件分 别为依次连接的第一杆件、第二杆件、第三杆件和第四杆件，所述第一杆 件和所述第四杆件之间有间隔，以使四个所述杆件在所述定平台上形成五 边形结构的投影，两个所述动力件分别和所述第一杆件、所述第四杆件连 接。

可选地，所述驱动机构还包括连接销，所述连接销穿过两个连接的所 述杆件并通过螺母固定，所述连接销和其中一个所述杆件之间设有深沟球 轴承；所述杆件的长度为定值，或者所述杆件均为可伸缩杆件；还包括隔 离套，所述隔离套伸进两个连接的所述杆件，所述深沟球轴承套设在所述 隔离套上。

可选地，所述驱动机构包括两个相互交叉连接的直线电机，所述重构 手柄和其中一个所述直线电机连接于两个所述直线电机的交叉点。

可选地，所述驱动机构为平面驱动机构，三组所述驱动机构分布在同 一个高度平面上或分布在两个平行的高度平面上。

可选地，所述第一杆件的两端、所述第二杆件的两端、所述第三杆件 的两端、所述第四杆件的两端分别位于不同的高度平面。

可选地，还包括连杆，所述连杆的两端分别和所述重构手柄、所述驱 动机构连接。

可选地，所述连杆和所述驱动机构通过转动关节连接，所述转动关节 为三自由度转动关节。

可选地，所述转动关节包括两个关节体和分别与两个所述关节体对应 设置的第一转动接头、第二转动接头，所述第一转动接头和所述第二转动 接头均包括连接头和与所述连接头连接的连接杆，且所述第一转动接头和 所述第二转动接头连接；两个所述连接杆分别伸进对应的所述关节体，且 所述连接杆分别通过一对相对设置的深沟球轴承、一对相对设置的止推球 轴承和所述关节体连接，一对所述止推球轴承位于一对所述深沟球轴承之 间，且所述止推球轴承和所述深沟球轴承贴合设置。

可选地，所述第二转动接头上所述连接杆的另一端还设有固定耳板， 所述固定耳板伸入所述第一转动接头，且所述固定耳板和所述第一转动接 头通过转动销轴连接；所述转动销轴还套设有深沟球轴承。

可选地，所述连杆和所述重构手柄通过滑块滑动连接，所述滑块上设 有相对的两个夹耳，所述连杆的一端伸进两个所述夹耳，并通过销钉连接； 所述连杆的长度为定值，或者所述连杆为可伸缩连杆。

可选地，所述驱动机构包括两个动力件时，三组所述驱动机构的所述 动力件位于三个所述连杆在所述定平台上形成的投影区域外；或者，三组 所述驱动机构的所述动力件位于三个所述连杆在所述定平台上形成的投影 区域内。

本申请实施例的另一方面，提供了一种机器人系统，包括至少一组上 述的六自由度触觉交互装置、控制器、分别与所述控制器连接的至少一个 压力传感器和机器人，至少一个所述压力传感器设在对应的所述重构手柄 上，所述机器人的力信息通过所述控制器反馈给所述压力传感器，并通过 所述重构手柄感受所述力信息。

本申请实施例提供的六自由度触觉交互装置和机器人系统，采用三组 并联的驱动机构，每组驱动机构形成一个二自由度驱动机构，则三组并联 的驱动机构形成六个自由度。三组驱动机构采用非对称布置形式、呈等腰 三角形设置，大大增加了驱动机构的运动空间及空间利用率，且有效减小 驱动机构的尺寸。三组驱动机构分别和重构手柄连接，通过三组驱动机构 运动带动重构手柄运动，重构手柄用于触觉交互，这样一来，使得本六自由度触觉交互装置，既具有并联机构高精度的特点，又增加了驱动机构的 运动空间及空间利用率，适用性广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请 的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相 关的附图。

图1是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之一；

图2是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之二；

图3是本实施例提供的六自由度触觉交互装置形成等腰三角形示意图 之一；

图4是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之一；

图5是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之二；

图6是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之三；

图7是图6中A-A处剖面图；

图8是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之三；

图9是本实施例提供的六自由度触觉交互装置结构示意图之四；

图10是本实施例提供的六自由度触觉交互装置形成等腰三角形示意图 之二；

图11是本实施例提供的六自由度触觉交互装置的直线电机结构示意 图；

图12是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之四；

图13是本实施例提供的六自由度触觉交互装置的转动关节剖面结构示 意图；

图14是本实施例提供的六自由度触觉交互装置局部结构示意图之五；

图15是本实施例提供的六自由度触觉交互人机交互示意图。

图标：101-定平台；100-重构手柄；110-动平台；120-滑块；121-夹耳； 122-销钉；200-连杆；201-耳板；300-驱动机构；301-动力件；302-连接单 元；304-可调节连杆；305-连接销；306-隔离套；307-轴承盖；308-深沟球 轴承；309-螺母；3011-固定架；310-第一杆件；320-第二杆件；330-第三杆 件；340-第四杆件；350-直线电机；351-交叉点；400-转动关节；401-连接 头；402-连接杆；403-止推球轴承；404-深沟球轴承；405-垫块；406-轴承 盖；410-关节体；420-第一转动接头；430-第二转动接头；431-固定耳板；432-深沟球轴承；433-转动销轴。

具体实施方式

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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常 摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于 区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接” 应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地 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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术 语在本申请中的具体含义。

现有触觉交互机器人按机构构型可分为基于串联机构、基于并联机构 及基于串并联混合机构。串联机构占地面积小，可实现较大的工作空间， 但机构的串联叠加设计，导致系统惯性大，且驱动数量随系统自由度的增 加而增加，而驱动数量的增加将进一步加大系统的惯性，另外，串联机构 还存在摩擦力大、背驱性差、精度低、刚度低、动态响应慢等缺陷，不利 于力触觉反馈的实现；并联机构的驱动全部固定布置于底座，系统惯性小， 具有良好的背驱性，且自由度及驱动数量的增加对系统的惯性影响小，无 系统累积误差，具有高精度、高刚度、高带宽特性，更易模拟真实的力触 觉反馈，但相对串联机构，该类设备的工作空间较小；串并联混合机构一 般由串联机构部分提供平动自由度，并联机构部分提供转动自由度，一定 程度上减小了系统的惯性，但仍存在驱动随机构一同运动，系统惯性大、背驱差的问题，难以实现真实的力触觉效果。

以上三类机构在自由度数量、力触觉的实现等方面均存在诸多不足。 但从机构本身特性出发，并联机构更易实现真实的力触觉反馈。但并联机 构的工作空间主要受限于杆间干涉以及运动副的运动范围小等因素，因此， 如何解决制约并联机构特性的限制因素具有重要意义。

在此基础上，本申请实施例提供一种六自由度触觉交互装置，能够解 决并联机构工作空间受限的问题。

具体地，如图1所示，本申请实施例提供一种六自由度触觉交互装置， 包括定平台101、设在定平台101上的三组并联的驱动机构300和分别与三 组驱动机构300连接的重构手柄100，驱动机构300为二自由度驱动机构， 三组驱动机构300呈等腰三角形设置，通过三组驱动机构300运动，以带 动重构手柄100运动，重构手柄100用于触觉交互。

三组驱动机构300呈等腰三角形设置；三组驱动机构300并联，每个 驱动机构300形成一个二自由度驱动机构，则三组驱动机构300形成六个 自由度。

三组驱动机构300呈等腰三角形设置，采用非对称布置形式，大大增 加了驱动机构300的运动空间及空间利用率，有效减小驱动机构300的尺 寸。

三组驱动机构300以定平台101为基准，驱动机构300可为平面驱动 机构，当驱动机构300可为平面驱动机构时，三组驱动机构300可分布在 两个平行的高度平面上，也可分布在同一个高度平面上。

当三组驱动机构300分布在两个平行的高度平面上，能最大限度避免 驱动机构300间相互干涉，这样一来，则形成如图1所示的空间结构。

本申请实施例提供的六自由度触觉交互装置，采用三组并联的驱动机 构300，每组驱动机构300形成一个二自由度驱动机构，则三组并联的驱动 机构300形成六个自由度。三组驱动机构300采用非对称布置形式、呈等 腰三角形设置，大大增加了驱动机构300的运动空间及空间利用率，且有 效减小驱动机构300的尺寸。三组驱动机构300分别和重构手柄100连接， 通过三组驱动机构300运动带动重构手柄100运动，通过重构手柄100完 成触觉交互，这样一来，使得本六自由度触觉交互装置，既具有并联机构 高精度的特点，又具有大工作空间的优点，增大工作空间后，适用性广。

驱动机构300包括两个动力件301，驱动机构300通过两个动力件301 动作，两个动力件301形成两个自由度，则三组驱动机构300形成六个自 由度。

具体地，以三组驱动机构300分布在两个平行的高度平面上为例，如 图2所示，位于中间位置的驱动机构300处于一个高度平面，位于两侧的 两个驱动机构300处于同一个高度平面，且位于中间位置的驱动机构300 所处的高度平面高于位于两侧的两个驱动机构300所处的高度平面。则， 与位于两侧的两个驱动机构300连接的两个连杆200的长度和与位于中间 位置的驱动机构300连接的连杆200的长度不相等，为非对称布置。每组 驱动机构300的两个动力件301的连线中点分别为A、B、C，连接A、B、 C三点，可形成如图3所示的等腰三角形ABC，其中AB＝AC，以使三组驱 动机构300呈等腰三角形设置。

另一方面，驱动机构300通过连杆200和重构手柄100连接，连杆200 的位置和驱动机构300的设置相关。三个连杆200和重构手柄100连接的 连接点分别为A`、B`、C`，连接A`、B`、C`三点，形成如图3所示的等腰 三角形A`B`C`，其中A`B`＝A`C`，使三个连杆200呈等腰三角形设置。

通过两个动力件301形成的驱动机构300，可形成外三角形，也可形成 内三角形。

形成外三角形时，三组驱动机构300的动力件301全部位于三个连杆 200在驱动机构300所在平面(即定平台101)形成的正投影区域外，形成 如图1所示结构。

形成内三角形时，三组驱动机构300的动力件301位于或靠近三个连 杆200在驱动机构300所在平面(即定平台101)形成的正投影区域内，形 成如图8所示结构。

三组驱动机构300的动力件301靠近三个连杆200在驱动机构300所 在平面(即定平台101)形成的正投影区域的意思是，三组驱动机构300的 六个动力件301中，有部分动力件301位于三个连杆200在定平台101上 形成的正投影区域内，有部分动力件301位于三个连杆200在定平台101 上形成的正投影区域外，但即使部分动力件301位于三个连杆200在定平 台101上形成的正投影区域外，也靠近该正投影区域。

例如，一组驱动机构300的两个动力件301，有可能其中一个位于正投 影区域内，另一个位于正投影区域外。

如图2所示，驱动机构300通过两个动力件301驱动其运动，驱动机 构300和重构手柄100连接，通过驱动机构300驱动重构手柄100运动。

重构手柄100用于触觉交互，例如将本六自由度触觉交互装置和机器 人电连接时，通过握持重构手柄100可远程操控机器人，将重构手柄100 上力信息反馈给用户，用户可在虚拟环境中通过握持重构手柄100感受重 构手柄100上力信息，以体验和远程操控机器人，完成人机交互。

采用三组并联的驱动机构300，每组驱动机构300通过两个动力件301 驱动其动作，则三组并联的驱动机构300形成六个自由度。三组驱动机构 300分布在两个平行的高度平面上，以最大限度避免驱动机构300间相互干 涉；三组驱动机构300采用非对称布置形式、呈等腰三角形设置，大大增 加了驱动机构300的运动空间及空间利用率，且有效减小驱动机构300的 尺寸。这样一来，使得本六自由度触觉交互装置，既具有并联机构高精度 的特点，又具有大工作空间的优点，增大工作空间后，适用性广。

具体地，如图4所示，驱动机构300还包括四个杆件，分别为依次连 接的第一杆件310、第二杆件320、第三杆件330和第四杆件340，第一杆 件310和第四杆件340之间有间隔，以使四个杆件在定平台101上形成五 边形结构的投影，两个动力件301分别和第一杆件310、第四杆件340连接。

当驱动机构300为平面驱动机构时，四个杆件均和定平台101平行设 置，四个杆件形成五边形结构的杆件组，四个杆件通过端部连接，其中第 一杆件310和第二杆件320连接，第二杆件320和第三杆件330连接，第 三杆件330和第四杆件340连接，第一杆件310和第四杆件340之间有间 隔、不连接，第一杆件310和第四杆件340之间可形成虚设的一个边，使上述四个杆件形成五边形结构。两个动力件301分别和第一杆件310、第四 杆件340的另一端部连接。

这样一来，两个动力件301分别驱动第一杆件310、第四杆件340运动， 第一杆件310驱动第二杆件320运动，第四杆件340驱动第三杆件330运 动，形成了通过两个动力件301驱动五边形结构的杆件组运动，以带动重 构手柄100运动。

驱动机构300也可为非平面驱动机构，此时，四个杆件均相对定平台 101倾斜设置，第一杆件310的两端、第二杆件320的两端、第三杆件330 的两端、第四杆件340的两端分别位于不同的高度平面。

示例地，如图5所示，每个杆件均呈类Z字形设置，杆件的两端位于 不同的高度平面，杆件的两端和定平台101平行，使四个杆件形成一个空 间立体结构。这样的设置，使得驱动机构300具有更高的刚度。

动力件301可为电机，通过电机驱动杆件动作。两个动力件301分别 驱动第一杆件310、第四杆件340运动，且第一杆件310和第四杆件340不 连接，则驱动机构300通过两个动力件301形成了两个自由度，驱动机构 300沿两个自由度运动。

定平台101上设有固定架3011，两个动力件301分别设置在固定架3011 上，并分别和第一杆件310、第四杆件340连接。

第一杆件310、第二杆件320、第三杆件330和第四杆件340的长度为 定值，使四个杆件均为固定长度的杆件。

或者第一杆件310、第二杆件320、第三杆件330和第四杆件340均可 伸缩设置，以改变杆件的长度，适应不同的需求。

示例地，每个杆件均包括两个连接单元302，两个连接单元302通过可 调节连杆304连接，两个连接单元302的端部设有多个螺纹孔，可调节连 杆304的两端分别对应设有孔，则可调节连杆304的两端分别和两个连接 单元302连接。通过更换不同长度的可调节连杆304，使杆件的长度可调节。

如图6所示，驱动机构300还包括连接销305，连接销305穿过两个连 接的杆件并通过螺母309固定，连接销305和其中一个杆件之间设有深沟 球轴承308。

如图7所示，两个连接的杆件的端部穿设有连接销305，两个杆件上分 别设有通孔，连接销305从通孔的一端穿入将两个杆件连接，并在另一端 通过螺母309旋合在连接销305上以固定两个杆件。

其中位于底部的杆件的通孔内还设有深沟球轴承308，深沟球轴承308 通过轴承盖307固定，连接销305穿过该深沟球轴承308。深沟球轴承308 主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向 载荷时，接触角为零。当深沟球轴承308具有较大的径向游隙时，具有角 接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷，深沟球轴承308的摩擦系数很 小，极限转速也很高。

深沟球轴承308用途广泛，适用于高转速甚至极高转速的运行，而且 非常耐用，无需经常维护。该类轴承摩擦系数小，极限转速高，结构简单， 制造成本低，易达到较高制造精度。

通过深沟球轴承308连接两个杆件，使两个杆件运动的精度更高、一 个杆件驱动另一个杆件运动性更好，使五边形结构的杆件组运动更灵活、 响应速度更快。

并且，两个杆件之间还设有隔离套306，隔离套306伸进两个连接的杆 件，深沟球轴承308套设在隔离套306上。

隔离套306可采用橡胶材料制作，隔离套306伸进两个杆件的通孔内， 连接销305伸进隔离套306内，深沟球轴承308套设在隔离套306上，隔 离套306将连接销305和两个杆件隔离开，避免连接销305和杆件这两个 刚性结构直接接触摩擦，通过隔离套306可减小连接销305和杆件运动时 的摩擦。

驱动机构300还可采用直线电机350的方式，具体地，如图9所示， 驱动机构300包括两个相互交叉连接的直线电机350，重构手柄100和其中 一个直线电机350连接于两个直线电机350的交叉点351。

如图11所示，两个直线电机350交叉后形成交叉点351，重构手柄100 通过交叉点351和其中一个直线电机350连接。

一个直线电机350形成一个自由度，则交叉连接的两个直线电机350 形成两个自由度，两个直线电机350形成一个二自由度平面驱动机构，则 三组这样的驱动机构300形成六个自由度。

并且，直线电机350形成的三组驱动机构300中，可分布在同一高度 平面，或者分布在平行的两个高度平面上。

如图10所示，位于中间位置的驱动机构300处于一个高度平面，位于 两侧的两个驱动机构300处于同一个高度平面，且位于中间位置的驱动机 构300所处的高度平面高于位于两侧的两个驱动机构300所处的高度平面。 则，与位于两侧的两个驱动机构300连接的两个连杆200的长度和与位于 中间位置的驱动机构300连接的连杆200的长度不相等，为非对称布置。 每组驱动机构300的两个直线电机350的交叉点351分别为D、E、F，连 接D、E、F三点，可形成如图10所示的等腰三角形DEF，其中DE＝DF， 以使三组驱动机构300呈等腰三角形设置。

同理，两个直线电机350形成的驱动机构300，与其对应连接的三个连 杆200形成如图10所示的等腰三角形D`E`F`，其中D`E`＝D`F`，使三个连 杆200呈等腰三角形设置。

重构手柄100和驱动机构300之间通过连杆200连接，连杆200的两 端分别和重构手柄100、驱动机构300连接，则通过三个连杆200分别连接 三组驱动机构300和重构手柄100。

如图12所示，连杆200和驱动机构300连接时，连杆200和驱动机构 300通过转动关节400连接，转动关节400为三自由度转动关节400。采用 三自由度转动关节400替代现有技术中球铰运动副，大大增加了被动关节 的运动范围。

具体地，如图13所示，转动关节400包括两个关节体410和分别与两 个关节体410对应设置的第一转动接头420、第二转动接头430，第一转动 接头420和第二转动接头430均包括连接头401和与连接头401连接的连 接杆402，且第一转动接头420和第二转动接头430连接。

第一转动接头420和一个关节体410连接，第二转动接头430和另一 个关节体410连接，并且，第一转动接头420和第二转动接头430连接， 两个关节体410通过第一转动接头420和第二转动接头430连接。

两个连接杆402分别伸进对应的关节体410，且连接杆402分别通过一 对相对设置的深沟球轴承404、一对相对设置的止推球轴承403和关节体 410连接，一对止推球轴承403位于一对深沟球轴承404之间，且止推球轴 承403和深沟球轴承404贴合设置。

以第一转动接头420和一个关节体410连接为例，第一转动接头420 包括连接头401和连接杆402，连接头401与连接杆402连接。关节体410 上设有通孔，连接杆402伸进关节体410的通孔内，连接杆402和关节体 410之间还设有一对相对设置的深沟球轴承404、一对相对设置的止推球轴 承403。

一对相对设置的深沟球轴承404包括两个深沟球轴承404，两个深沟球 轴承404相对设置。一对相对设置的止推球轴承403包括两个止推球轴承 403，两个止推球轴承403相对设置。并且，一对止推球轴承403位于一对 深沟球轴承404之间，同侧的止推球轴承403和同侧的深沟球轴承404沿 径向贴合设置。深沟球轴承404用于径向定位，止推球轴承403用于轴向 承载，两者配合设置，使第一转动接头420和关节体410连接具有更优的 性能。

示例地，两个深沟球轴承404分别靠近关节体410的两端设置，并分 别通过轴承盖406固定；且关节体410的两端还分别设有两个垫块405，两 个深沟球轴承404位于两个垫块405之间，深沟球轴承404的端部和相应 的垫块405端部贴合设置；两个止推球轴承403分别位于两个深沟球轴承 404之间，两个止推球轴承403靠近关节体410的中心设置。第二转动接头 430和另一个关节体410连接结构和上述第一转动接头420的连接相同，此 处不再赘述。

第二转动接头430上连接杆402的另一端还设有固定耳板431，固定耳 板431伸入第一转动接头420，且固定耳板431和第一转动接头420通过转 动销轴433连接。

第二转动接头430除了包括连接头401和连接杆402外，还包括固定 耳板431。第二转动接头430的固定耳板431伸入第一转动接头420内，固 定耳板431和第一转动接头420通过转动销轴433连接，转动销轴433上 还套设有深沟球轴承432。

该转动关节400在功能上可替代现有技术中的球铰运动副，但具有比 球铰运动副更优的性能，具有更大范围的转角，转动范围可达90°，普通球 铰只有50°左右的转动范围。该关节内部采用多轴承组合结构，可承受轴向 拉压载荷及径向载荷。该转动关节400在所涉及并联机构上的应用极大的 改善了机构的运动空间。

如图14所示，连杆200和重构手柄100连接时，连杆200和重构手柄 100通过滑块120滑动连接，滑块120上设有相对的两个夹耳121，连杆200 的一端为耳板201；耳板201伸进两个夹耳121，并通过销钉122连接。

连杆200通过滑块120与重构手柄100滑动连接，以改变连杆200在 重构手柄100上的位置。示例地，重构手柄100设在动平台110上，动平 台110上设有360°均布的多组螺纹孔，滑块120和动平台110通过螺纹孔 连接，通过调节滑块120和螺纹孔的连接位置，可以改变三个连杆200相 对动平台110的夹角，从而改变机构的运动性能。滑块120上设有相对的两个夹耳121，连杆200的一端伸进两个夹耳121，并通过销钉122连接， 销钉122穿过连杆200的一端，使连杆200和滑块120连接。

并且，连杆200的长度为定值，或者连杆200可伸缩设置，改变连杆 200的长度，便于适应不同的场景需求。连杆200伸缩可采用上述螺纹连接 的方式，连杆200包括相互连接的两个子连杆200，两个子连杆200连接的 端部设有多组螺纹孔，一个子连杆200套设在另一个子连杆200内，两个 子连杆200通过螺纹孔连接，通过连接不同位置的螺纹孔，可改变连杆200 的长度，可适用不同的需求。

本申请实施例提供的六自由度触觉交互装置，简化了现有并联机构构 型，定平台101以上的驱动机构300只有三组，当三组驱动机构300分布 在两个高度平面，最大限度避免了杆间干涉；采用三自由度转动关节400 替代现有球铰运动副，大大增加了被动关节的运动范围，机构的三组驱动 机构300采用非对称布置形式，大大增加了机构的运动空间及空间利用率； 同时，具有可重构特性，机构的各项参数，包括驱动机构300的各杆件的 杆长、驱动机构300的位置、三个连杆200的长度、三个连杆200在重构 手柄100的夹角等均可进行调节，从而适应不同应用的工作空间需求，使 本六自由度触觉交互装置既具有并联机构高精度的特点，同时还具有大工 作空间的优点。

本申请实施例提供的六自由度触觉交互装置，惯性小、控制精度高， 可应用于需要实施物理交互任务的多种领域。完成物理交互任务时，如图 15所示，通过手部握持重构手柄100以进行人机交互的物理交互任务。例 如可应用于康复机器人领域，进行肢体运动功能的康复训练；以康复训练 为例，康复病人握持重构手柄100，通过重构手柄100的运动，带动康复病 人做手部的康复运动。还可应用于高精度触觉交互任务的场合，比如医疗 机器人、远程操作等领域。应用于远程操控时，以实习医生训练手术为例， 虚拟场景可模拟医生用手术刀做手术的情景，通过控制器电连接六自由度 触觉交互装置和虚拟场景，训练人员握持重构手柄100，在虚拟场景中感受 握持手术刀进行手术操作的场景，如虚拟场景中手术刀遇到阻碍，阻碍会 通过电连接反馈给重构手柄100，训练人员通过重构手柄100反馈的力信息， 可感受遇到阻碍的情况，则训练人员向重构手柄100加力，通过重构手柄 100模拟增加力度以使手术刀进一步切割阻碍的情况；或者训练人员通过带 动重构手柄100运动到不同方向，模拟手术刀绕过阻碍的情况，通过物理 感触，实现人机交互。

还可通过不同组数的六自由度触觉交互装置，实现不同的交互任务。 单组六自由度触觉交互装置可完成单边触觉交互任务；采用两组六自由度 触觉交互装置的组合即可进行双边触觉交互任务；三个及以上六自由度触 觉交互装置的组合可实现多人的单边、双边触觉交互任务。

本申请实施例还公开了一种机器人系统，包括至少一组如上的六自由 度触觉交互装置、控制器、分别与控制器连接的至少一个压力传感器和机 器人，至少一个压力传感器设在对应的重构手柄100上，机器人的力信息 通过控制器反馈给压力传感器，并通过重构手柄100感受力信息。

机器人的动作可通过控制器将其力信息反馈给重构手柄100，以使握持 重构手柄100的操作人员感受力反馈，以感受操控的真实感。

此外，重构手柄100上的压力传感器还可检测作用于重构手柄100上 的压力，并反馈给控制器，控制器根据重构手柄100上的压力，可控制机 器人的不同动作，实现通过重构手柄100远程操控机器人的目的。

六自由度触觉交互装置的数量可根据具体需要设置为一组、两组或三 组及以上，每组六自由度触觉交互装置的重构手柄100上分别设置一个压 力传感器，用于检测重构手柄100上的压力，通过一个总的控制器可对多 组六自由度触觉交互装置进行控制。

以上述实习医生训练手术为例，手术刀可看做机器人，训练人员通过 重构手柄100远程操控手术刀动作，同时，手术刀动作时遇到阻碍通过控 制器反馈至重构手柄100，以使训练人员真实感受操作手术刀的情况。

另一方面，控制器还可和动力件301连接，通过重构手柄100反馈给 操作人员的力信息，控制器可控制动力件301的动力参数进行调整，以改 变六自由度触觉交互装置的运动。

该机器人系统包含与前述实施例中的六自由度触觉交互装置相同的结 构和有益效果。六自由度触觉交互装置的结构和有益效果已经在前述实施 例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，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。