[發明專利]掰手腕機器人和控制方法

無效

• 申請號: 200680052786.5
• 申請日: 2006-03-21
• 公開（公告）號: CN101370560A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: 姜喆求
• 申請（專利權）人: 姜喆求
• 主分類號: A63F9/00
• 分類號: A63F9/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅正云;宋志強

1.一種掰手腕機器人，包括：

臂力生成機構，包括電動馬達、位置/速度傳感器、轉矩傳感器和機械臂A；以及

控制系統，用于在比賽初期階段檢測用戶的最大臂力，每次生成不同的比賽場景，以及執行力反饋控制邏輯并生成馬達控制輸入信號以實施該場景。

2.根據權利要求1所述的掰手腕機器人，其中所述控制系統利用力反饋控制邏輯來控制所述機械臂的力量和運動，并且其中根據在力量增量和力持續時間方面具有隨機特性的子場景來自動生成轉矩命令。

3.根據權利要求1所述的掰手腕機器人，其中所述臂力生成機構包括：

電動馬達，根據由所述控制系統計算出的馬達控制輸入信號來提供必要的轉矩；

位置/速度傳感器，用于檢測所述馬達的角位置和角速度，并為所述控制系統提供與角運動相關的反饋信號；

減速器，被連接至所述馬達，用于降低所述馬達的速度并增加所述馬達的轉矩；

帶有手的機械臂，用戶可以握住該手來進行掰手腕比賽；

轉矩傳感器，被安裝在所述減速器與所述機械臂之間，并用于檢測作用在所述機械臂上的轉矩；以及

帶有機械制動器的轉接器，被安裝在所述減速器與所述機械臂之間，并被用來限制所述機械臂的運動范圍以保證用戶的安全。

4.根據權利要求1所述的掰手腕機器人，其中所述控制系統包括：

放大器部分，用于放大來自所述轉矩傳感器的低電平電壓并實現信號調節；

邏輯電路部分，用于調節來自所述位置/速度傳感器的反饋信號；

馬達驅動部分，根據馬達控制輸入信號來驅動所述馬達；

輸出裝置部分，用于驅動語音輸出裝置和圖像輸出裝置；

存儲部分，用于存儲包括控制邏輯的控制程序；以及

控制部分，利用所述控制程序和所述反饋信號生成所述馬達控制輸入信號并將所述馬達控制輸入信號傳送至所述馬達驅動部分，并且生成語音和圖像信號并將所述語音和圖像信號傳送至所述輸出裝置部分。

5.根據權利要求3所述的掰手腕機器人，其中所述帶有機械制動器的轉接器進一步用于通過所述馬達的低速控制來設置所述機械臂的初始絕對角。

6.根據權利要求3所述的掰手腕機器人，其中所述臂力生成機構進一步包括位于所述轉接器上的多個傾斜計，以用于設置所述機械臂的初始絕對角。

7.根據權利要求4所述的掰手腕機器人，其中所述控制系統進一步包括多個超聲波傳感器，用于檢測人靠近所述掰手腕機器人；脈沖生成部分，用于為所述超聲波傳感器生成脈沖信號；以及光電傳感器，用于檢測人坐到椅子上。

8.根據權利要求4所述的掰手腕機器人，其中所述控制系統進一步包括馬達電源控制部分，該馬達電源控制部分包括接收來自所述控制部分的初始化完成信號并向機械繼電器發送相應的輸出信號的固態繼電器，以及根據來自所述固態繼電器的所述輸出信號將所述馬達驅動部分與電源連接的機械繼電器。

9.一種用于控制根據權利要求1至8所述的掰手腕機器人的方法，包括：

步驟1：將所述臂力生成機構和所述控制系統初始化并完成所述機械臂的初始絕對角的設置；

步驟2：根據來自所述轉矩傳感器的信號，在指定的時間間隔內測量所述用戶的最大臂力；以及

步驟3：通過力量反饋控制來激勵所述臂力生成機構以執行掰手腕場景。

10.根據權利要求9所述的方法，在所述步驟1和所述步驟2之間進一步包括另一個步驟，在該步驟中，利用多個超聲波傳感器檢測人靠近所述掰手腕機器人，并利用光電傳感器來檢測人坐到椅子上。

11.根據權利要求9所述的方法，其中所述步驟1包括：

階段1-1：將所述臂力生成機構和所述控制系統初始化；

階段1-2：將初始化完成信號傳送至所述馬達電源控制部分，并根據轉矩命令“零位”將馬達控制輸入信號傳送至所述馬達驅動部分；

階段1-3：在所述馬達電源控制部分接收到所述初始化完成信號后，將電源施加到所述馬達驅動部分；以及

階段1-4：設置所述機械臂的初始絕對角。