[發明專利]一種基于有源和無源器件的小型力觸覺再現方法

有效

• 申請號: 201710396225.7
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107229334B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 宋愛國;秦歡歡;李會軍;徐寶國;曾洪
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于有源和無源器件的小型力觸覺再現方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(A)：構建小型力觸覺再現設備，所述設備包括執行器件、力/力矩傳感器和力觸覺傳遞裝置，所述執行器件包括磁流變阻尼器和直流電機；對磁流變阻尼器和直流電機進行標定，獲得輸入電流與輸出力矩之間的關系；設磁流變阻尼器的標定曲線函數為：

y1＝f_b(x)

所述輸入電流和直流電機的輸出呈線性關系，設直流電機的標定曲線函數為：

y2＝k_mx

其中，y1和y2分別為磁流變阻尼器和直流電機的輸出力矩；x為輸入電流；f_b為輸入電流和磁流變阻尼器輸出力矩的映射關系；k_m為輸入電流和電機輸出力矩的映射關系；

步驟(B)：將預期力/力矩數值轉換成磁流變阻尼器的電流輸入信號，由磁流變阻尼器輸出相應力矩，再經力觸覺傳遞裝置作用于操作人員身體，設預期力/力矩為F，力觸覺傳遞裝置輸出與執行器件輸出的映射關系是T_h，則磁流變阻尼器輸出理論值為T_h^-1(F)，轉換成的磁流變阻尼器電流輸入信號為f_b^-1[T_h^-1(F)]，設對應于輸入電流i，磁流變阻尼器的實際輸出為T_b(i)，則磁流變阻尼器的實際輸出為T_b{f_b^-1[T_h^-1(F)]}，則作用在操作者身體的力/力矩為T_h{T_b{f_b^-1[T_h^-1(F)]}}；

步驟(C)安裝在力/力矩作用點的力/力矩傳感器測量實際作用的力/力矩數值，比較實際輸出與預期輸出，計算力/力矩誤差，由力/力矩傳感器反饋回的誤差可表示為：

Δ＝F-T_h{T_b{f_b^-1[T_h^-1(F)]}}；

步驟(D)將力/力矩誤差轉換成直流電機的輸入信號，驅動直流電機產生誤差所對應的力矩，設由直流電機實際補償的力/力矩為Δ_m；

步驟(E)直流電機的輸出和原先磁流變阻尼器的輸出疊加在一起，消除力/力矩誤差，最終作用在操作者身體上的力/力矩可表示為：

T_h(Δ_m)+T_h{T_b{f_b^-1[T_h^-1(F)]}}。

2.根據權利要求1所述的小型力觸覺再現方法，其特征在于：所述磁流變阻尼器的標定采用最小二乘法、神經網絡算法或者支持向量機算法。