[發明專利]基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器及其操控方法

有效

• 申請號: 201710566081.5
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107340783B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 尹選春;蘭玉彬;楊汶泊;文晟;張建桃;黃曉宇
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;F16F9/53
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁;裘暉

本發明公開了基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器及操控方法，遙控器包括手柄、球形殼體、電磁制動器、用于控制手柄前后轉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動及左右轉動的兩個旋轉軸的交點重合。本發明操作手柄旋轉時，根據角度傳感器檢測到的旋轉角大小來控制線圈電流大小，從而手柄能夠感覺到力的改變，根據手感覺到的力的大小來控制無人機飛行速度和高度，控制方式簡單，操作方便，增加操作的趣味性，實現了人機交互。

技術領域

本發明涉及無人機飛行遙控領域，特別涉及一種基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器及其操控方法。

背景技術

隨著農業現代化的發展，農業航空技術應用日益廣泛，無人機在農業生產中發揮著越來越重要的、不可替代的作用，一般的無人機遙控器長時間操作會造成疲勞且需要較高的操作水平；另外，利用無人機防治農作物病蟲害是一種新技術新手段，然而無人機遠程變量噴霧控制方面仍采用一般的遙控控制，操作者在遠處操作時對噴霧量控制缺乏感性認識。

發明內容

為了解決現有技術所存在的問題，本發明提供一種基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，不僅易于實現無人機的飛行操控，而且能夠實現遠程變量噴霧，具有良好的用戶體驗效果，通用性強，使用方便且安全可靠。

本發明還提供基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器的操控方法。

本發明遙控器采用如下技術方案：基于磁流變液的二自由度觸覺遙控器，包括手柄、球形殼體、電磁制動器、用于控制手柄前后轉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動及左右轉動的兩個旋轉軸的交點重合，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側連接；第二磁流變液阻尼器和第三磁流變液阻尼器分別設置在球形殼體的兩外側，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。

優選地，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、阻尼器左側殼體、阻尼器右側殼體、中間盤片、與阻尼器左側殼體配合的內盤片以及與阻尼器右側殼體配合的盤片；線圈繞設在內盤片一端的軸肩上，內盤片外端伸出的圓環形盤片與阻尼器左側殼體內表面的圓環形凹槽相配合，阻尼器左側殼體固定到球形殼體的外側；與阻尼器右側殼體相配合的盤片通過軸夾緊，且該盤片的內端面與中間盤片、線圈貼緊，阻尼器右側殼體與第二角度傳感器連接；中間盤片嵌套在線圈側面；磁流變液充滿中間盤片、內盤片以及與阻尼器右側殼體配合的盤片與阻尼器殼體之間的間隙中。

優選地，所述中間盤片兩側設有圓環形盤片；位于中間盤片兩側的圓環形盤片的外環設有若干個用于將圓環形盤片固定在阻尼器殼體的凸起，圓環形盤片外環上的凸起由外環的局部邊緣沿圓環形盤片的徑向向外延伸而成；中間盤片包括第一圓環形盤片和第二圓環形盤片，第一圓環形盤片的外環半徑等于第二圓環形盤片的內環半徑，第一圓環形盤片嵌套于第二圓環形盤片內，第一圓環形盤片的軸向高度大于第二圓環形盤片的軸向高度，第一圓環形盤片上設有若干個用于將中間盤片固定在阻尼器殼體的凸起，凸起從第一圓環形盤片端面的局部邊緣沿第一圓環形盤片的軸向向外延伸而成。

優選地，所述與阻尼器左側殼體配合的內盤片包括一底片，以及設置在底片上的轉軸，底片上設有多個半徑不等的圓環形盤片，內盤片通過轉軸與軸承連接后與阻尼器殼體連接，圓環形盤片及底片與磁流變液接觸。

優選地，所述與阻尼器右側殼體配合的盤片包括一圓環形底片，以及從該圓環形底片的表面沿軸向延伸出來的多個半徑不等的圓環形盤片，圓環形底片及圓環形盤片均與磁流變液接觸。