[發明專利]使用磁流變流體離合器裝置的遠程呈現控制器和系統

有效

• 申請號: 201780064397.2
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN109843208B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 帕斯卡爾·拉羅斯;讓-塞巴斯蒂安·普蘭特;馬克·登寧格;吉弗爾·朱利奧
• 申請（專利權）人: 埃索歐耐迪克超動力
• 主分類號: A61B34/35
• 分類號: A61B34/35;A61B34/37;B25J19/02;B25J3/00;B25J9/10;B25J9/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超

提供遠程呈現控制器用于與遠距離的遠程呈現會話的交互，以控制末端執行器和遠距離的遠程呈現會話之間的觸覺交互。力傳感器監測施加于末端執行器的力。位置傳感器監測末端執行器的位置。遠程呈現控制器與遠距離的遠程呈現會話通信以交換指示末端執行器與遠距離的遠程呈現會話中的對象的同時觸覺運動的位置數據和力數據。磁流變流體離合器裝置具有適用于連接至動力源并且被配置為從該動力源接收致動度(DOA)的輸入，該磁流變流體離合器裝置具有能致動為將所接收的DOA通過受控滑動選擇性地傳輸至末端執行器的輸出。力控制器模塊根據遠距離的遠程呈現會話中的對象的觸覺事件確定末端執行器上所需要的力輸入。離合器驅動器模塊利用根據力輸入的受控滑動驅動磁流變流體離合器裝置。

相關申請的交叉引證

本申請要求于2016年9月2日提交的美國專利申請第62/382,989號的優先權，并且通過引證結合于本文中。

技術領域

本申請一般涉及觸覺背景下的遠程呈現會話，諸如，用于主從操縱器，并且更具體地，涉及包含磁流變(MR)流體離合器裝置的遠程呈現會話。

背景技術

協作機器人被設計成操縱對象并且與環境交互。安全檢測和控制力機器人致動器應用于機器人元件和/或環境防止不必要的危險。傳統地，已經利用剛性致動器生成可以由力傳感器測量的大力/轉矩。然而，由剛性致動器施加的力度難以精確測量；所檢測的傳感器偏斜中的小誤差可能導致大的力誤差。因此，可能需要昂貴的高精度力傳感器與剛性致動器協同工作。此外，剛性致動器通常具有低帶寬可控性，并且因此沒有良好的吸收沖擊負載，從而在協作機器人系統中限制它們的應用。

觸覺設備形成特定的人機接口。一方面，觸覺設備提供控制，并且在另一方面，提供與遠距離的遠程呈現會話交互產生的觸感。響應于遠距離地或實際上發生的觸覺事件，觸覺設備為其用戶提供關于運動的力反饋信息和/或由用戶生成的力輸入。用于觸覺設備的應用是廣泛的，并且包括機器人、遠程操作、微創手術、車輛的遠程控制、模擬器和基于計算機的游戲。

當模擬與硬物虛擬或遠程接觸時，觸覺設備的特征是它的力再現能力。為此，可以適于高精度和精確性的致動器。與高機械剛度和低質量/慣性結合，例如，這種觸覺設備可以用作用于執行編程任務的機器人或操縱器或者用作其中力約束應用到操作員的手中的觸覺設備。

現在開發的觸覺反饋設備和協作機器人的結合有望增加此類設備在虛擬現實或遠程呈現系統中的使用。盡管如此，這些已知系統可以受益于更多改善。例如，盡管過去已經提議了用于機器人應用的力反饋系統，但是這些提議的力反饋系統增加的成本和復雜性通常限制它們的實現。此外，已知的沒有力傳感器的力反射主/從機器人配置在所有致動模式中對系統操作員的觸覺反饋的實現可能不理想。

鑒于上述情況，理想的是提供改善的設備、系統和方法。還理想的是提供改善的機器人設備、系統和方法，都用于機器人遠程呈現系統和其他機器人應用。如果這些改善提高操作員對機器人末端執行器的控制、以及來自機器人末端執行器的觸覺反饋，將是有利的。如果這些改善不會使系統不必要的復雜化，并且這些改善的技術不會增加不必要的設備的價格，將是更理想的。

觸覺設備和協作機器人中使用的最先進的分布式動力設備依賴液壓或電磁致動。液壓致動對于機械堵塞是可靠的，但是從根本上限制了動態響應和效率。此外，液壓系統在商業應用中的實施可能有問題，因為液壓容易泄漏，導致維護成本增加。此外，液壓致動是硬件密集的。

電磁致動為液壓致動提供了完全的替代方案。對于高動態應用，機電致動的最普通形式出現在直驅電機中，它是非常重的。通過提供電機和末端執行器之間的減速比，可大大減少設備重量。實際上，當耦合到減速齒輪箱時，機電致動器比直接驅動解決方案更輕且便宜，但是它們的高輸出慣性、摩擦和齒隙可能降低其動態性能。

磁流變(MR)流體離合器裝置被已知為用于以精度和準確度從驅動軸傳遞運動的有用裝置，這可增強機電致動系統的性能。

發明內容