[發明專利]一種可穿戴全關節雙向力反饋一體化閉環操控裝置和方法

有效

• 申請號: 201710360828.1
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN108942879B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 黃信林;楊斌;郝長嶺;楊子健;李慧娟;禹繼芳;張蒙;賈媛
• 申請（專利權）人: 中國航天時代電子公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種可穿戴全關節雙向力反饋一體化閉環操控裝置，其特征在于，包括：人體遙操作端設備和遙操作擬人機器人；

所述人體遙操作端設備，用于捕捉和采集人體動作參數；將所述人體動作參數映射到所述遙操作擬人機器人的各對應關節，實現對所述遙操作擬人機器人的動作控制；其中，所述人體動作參數包括如下參數中的至少一種：人體各關節的轉動角度、轉動速度和轉動加速度，以及所述人體遙操作端設備各關節的受力信息；

所述遙操作擬人機器人，用于根據映射到所述遙操作擬人機器人的各對應關節的人體動作參數，執行動作；以及，捕捉和采集所述遙操作擬人機器人的各關節的受力狀態，得到執行端力覺信息，將所述執行端力覺信息反饋至所述人體遙操作端設備；

所述人體遙操作端設備，還用于根據所述執行端力覺信息控制所述人體遙操作端設備各關節的運動。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述人體遙操作端設備，包括：設置在與人體關節相匹配位置處的多個力反饋機構，以及，用于將所述人體動作參數映射到所述遙操作擬人機器人的各對應關節的參數輸出模塊；

其中，所述力反饋機構，包括：力反饋關節、轉動傳感器、加速度傳感器和操作端力覺傳感器和抱閘機構；

所述力反饋關節與人體關節匹配設置；

所述轉動傳感器，用于捕捉和采集人體關節的轉動角度和轉動速度；

所述加速度傳感器，用于捕捉和采集人體關節的轉動加速度；

所述操作端力覺傳感器，用于捕捉和采集人體遙操作端設備各關節的受力信息；

所述抱閘機構，用于根據所述執行端力覺信息控制所述人體遙操作端設備各關節的運動。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，

所述抱閘機構，用于在反饋力大于第一設定閾值時鎖止，限制人體遙操作端設備對應關節的運動；其中，所述反饋力為：所述執行端力覺信息所指示的力。

4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，

所述受力信息，用于指示作用在所述力反饋機構上的人體動作力；

其中，所述遙操作擬人機器人，用于：

當所述人體動作力滿足第二設定閾值時，根據人體各關節的轉動角度、轉動速度和轉動加速度，執行動作；

當所述人體動作力滿足第三設定閾值時，根據所述受力信息，執行動作；

當所述人體動作力滿足第四設定閾值時，根據所述人體各關節的轉動角度、轉動速度和轉動加速度，以及所述受力參數，執行動作。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述遙操作擬人機器人，用于：

當所述人體動作力滿足第三設定閾值、且人體動作力逐漸增大時，繼續執行前一動作，并根據人體動作力的變化情況增加所述遙操作擬人機器人的動作力；

當所述人體動作力滿足第三設定閾值、且人體動作力逐漸減小時，執行與前一動作相反的動作。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述遙操作擬人機器人，包括：執行端力覺傳感器；

所述執行端力覺傳感器，用于捕捉和采集所述遙操作擬人機器人的各關節的受力狀態，得到執行端力覺信息，將所述執行端力覺信息反饋至所述人體遙操作端設備。

7.一種可穿戴全關節雙向力反饋一體化閉環操控方法，其特征在于，包括：

通過人體遙操作端設備捕捉和采集人體動作參數；其中，所述人體動作參數包括如下參數中的至少一種：人體各關節的轉動角度、轉動速度和轉動加速度，以及所述人體遙操作端設備各關節的受力信息；

將所述人體動作參數映射到所述遙操作擬人機器人的各對應關節，控制遙操作擬人機器人的動作；

對遙操作擬人機器人的運動情況進行實時監測，捕捉和采集所述遙操作擬人機器人的各關節的受力狀態，得到執行端力覺信息；

將所述執行端力覺信息反饋至所述人體遙操作端設備；

根據所述執行端力覺信息控制所述人體遙操作端設備各關節的運動。