[發(fā)明專利]基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器及其操控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710566081.5
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107340783B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹選春;蘭玉彬;楊汶泊;文晟;張建桃;黃曉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;F16F9/53
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁;裘暉

1.基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，包括手柄、球形殼體、電磁制動器、用于控制手柄前后轉(zhuǎn)動的第一磁流變液阻尼器、第一角度傳感器、第二角度傳感器和兩個底座，以及用于控制手柄左右轉(zhuǎn)動的第二磁流變液阻尼器和第三磁流變液阻尼器；球形殼體的球心與供手柄前后轉(zhuǎn)動及左右轉(zhuǎn)動的兩個旋轉(zhuǎn)軸的交點重合，第一磁流變液阻尼器兩端分別通過第一角度傳感器、電磁制動器與球形殼體的內(nèi)側(cè)連接；第二磁流變液阻尼器和第三磁流變液阻尼器分別設(shè)置在球形殼體的兩外側(cè)，第二磁流變液阻尼器與一個底座直接相連，第三磁流變液阻尼器與第二角度傳感器相連后與另外一個底座連接；

所述第二磁流變液阻尼器或第三磁流變液阻尼器包括軸、線圈、阻尼器左側(cè)殼體、阻尼器右側(cè)殼體、中間盤片、與阻尼器左側(cè)殼體配合的內(nèi)盤片以及與阻尼器右側(cè)殼體配合的盤片；線圈繞設(shè)在內(nèi)盤片一端的軸肩上，內(nèi)盤片外端伸出的圓環(huán)形盤片與阻尼器左側(cè)殼體內(nèi)表面的圓環(huán)形凹槽相配合，阻尼器左側(cè)殼體固定到球形殼體的外側(cè)；與阻尼器右側(cè)殼體相配合的盤片通過軸夾緊，且該盤片的內(nèi)端面與中間盤片、線圈貼緊，阻尼器右側(cè)殼體與第二角度傳感器連接；中間盤片嵌套在線圈側(cè)面；磁流變液充滿中間盤片、內(nèi)盤片以及與阻尼器右側(cè)殼體配合的盤片與阻尼器殼體之間的間隙中；

所述中間盤片的兩側(cè)設(shè)有圓環(huán)形盤片；位于中間盤片兩側(cè)的圓環(huán)形盤片的外環(huán)設(shè)有若干個用于將圓環(huán)形盤片固定在阻尼器殼體的凸起，圓環(huán)形盤片外環(huán)上的凸起由外環(huán)的局部邊緣沿圓環(huán)形盤片的徑向向外延伸而成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，所述中間盤片包括第一圓環(huán)形盤片和第二圓環(huán)形盤片，第一圓環(huán)形盤片的外環(huán)半徑等于第二圓環(huán)形盤片的內(nèi)環(huán)半徑，第一圓環(huán)形盤片嵌套于第二圓環(huán)形盤片內(nèi)，第一圓環(huán)形盤片的軸向高度大于第二圓環(huán)形盤片的軸向高度，第一圓環(huán)形盤片上設(shè)有若干個用于將中間盤片固定在阻尼器殼體的凸起，凸起從第一圓環(huán)形盤片端面的局部邊緣沿第一圓環(huán)形盤片的軸向向外延伸而成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，所述中間盤片一體成型，第二圓環(huán)形盤片從第一圓環(huán)形盤片的外側(cè)沿徑向向外延伸形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，所述與阻尼器左側(cè)殼體配合的內(nèi)盤片包括一底片，以及設(shè)置在底片上的轉(zhuǎn)軸，底片上設(shè)有多個半徑不等的圓環(huán)形盤片，內(nèi)盤片通過轉(zhuǎn)軸與軸承連接后與阻尼器殼體連接，圓環(huán)形盤片及底片與磁流變液接觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，所述與阻尼器右側(cè)殼體配合的盤片包括一圓環(huán)形底片，以及從該圓環(huán)形底片的表面沿軸向延伸出來的多個半徑不等的圓環(huán)形盤片，圓環(huán)形底片及圓環(huán)形盤片均與磁流變液接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，其特征在于，所述第一磁流變液阻尼器包括兩個盤片軸、線圈、阻尼器殼體，線圈繞設(shè)在兩個盤片軸相配合的兩段軸上，盤片軸兩端面分別通過軸承與阻尼器殼體連接，盤片軸的盤片分別與阻尼器殼體內(nèi)表面配合，線圈的側(cè)面嵌套有中間盤片，中間盤片被兩個盤片軸夾緊，并通過設(shè)置在中間盤片邊緣的凸起固定；中間盤片的兩側(cè)分別設(shè)有圓環(huán)形盤片，圓環(huán)形盤片固定在阻尼器殼體上，其軸向位置通過設(shè)置在圓環(huán)形盤片邊緣的凸起固定；磁流變液充滿中間盤片、圓環(huán)形盤片與阻尼器殼體之間的間隙中。

7.基于權(quán)利要求1所述基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器的操控方法，其特征在于，所述手柄包括左手柄和右手柄，操控方法的步驟如下：

S1、左手柄向前搖，無人機垂直起飛；

S2、右手柄向前搖，無人機向前飛行；

S3、右手柄向后搖，無人機向后飛行；

S4、右手柄向左搖，無人機向左飛行；

S5、右手柄向右搖，無人機向右飛行；

S6、左手柄向左搖，無人機左旋；

S7、左手柄向右搖，無人機右旋；

在左手柄或右手柄的操作過程中，根據(jù)第一角度傳感器或第二角度傳感器檢測的手柄旋轉(zhuǎn)角的大小來控制第一磁流變液阻尼器、第二磁流變液阻尼器的線圈電流，從而控制旋轉(zhuǎn)阻尼力的大小，旋轉(zhuǎn)角度越大，電流越大，磁場強度越大，旋轉(zhuǎn)阻尼力增加，手柄上感受的力將越大；另外通過第三磁流變液阻尼器及電磁制動器來制動手柄轉(zhuǎn)動。