[發明專利]手部機械外骨骼力反饋的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201811296948.0
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109669532B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 谷逍馳
• 申請（專利權）人: 深圳岱仕科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;A61B5/11
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種手部機械外骨骼力反饋的控制方法，其特征在于，所述手部機械外骨骼包括多個手指連桿結構以及設置在手指連桿結構驅動關節上的一個或多個力反饋驅動裝置，所述控制方法包括如下步驟：

讀取各驅動關節的當前角度位置和對應力反饋驅動裝置的當前工作狀態值；

根據所述當前角度位置映射虛擬手部模型當前動作，判斷所述虛擬手部模型和目標接觸物是否發生碰撞；若發生碰撞則獲取虛擬場景中所述目標接觸物的物理性質，和根據所述物理性質計算獲取需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置；

若所述當前角度位置在力反饋的預設工作范圍內，則判定力反饋驅動裝置需要開啟力反饋；

根據所述當前角度位置、所述當前工作狀態值、所述目標角度位置以及所述物理性質，獲取目標力反饋輸出值以控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括如下步驟：

實時采集所述力反饋驅動裝置的工作狀態值，若所述工作狀態值超出預設閾值，則控制所述力反饋驅動裝置啟動過載保護。

3.根據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述若所述當前角度位置在力反饋的預設工作范圍內，則判定力反饋驅動裝置需要開啟力反饋的步驟，包括：

若所述當前角度位置在力反饋的預設工作范圍內，判斷虛擬場景中目標接觸物的目標接觸位置；

若所述目標接觸位置位于所述目標接觸物的表面，則判定需要開啟彈性力反饋或剛性力反饋，獲取需要輸出的力反饋的方向；

若所述目標接觸位置位于所述目標接觸物的內部，則判定所述力反饋為阻尼力反饋。

4.根據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述根據所述當前角度位置、所述當前工作狀態值、所述目標角度位置以及所述物理性質，獲取目標力反饋輸出值以控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出的步驟，包括：

根據所述當前角度位置、所述目標角度位置以及所述物理性質，獲取所述力反饋驅動裝置的目標工作狀態值；

根據將所述當前工作狀態值和所述目標工作狀態值，獲取目標力反饋輸出值；

根據目標力反饋輸出值控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述目標力反饋輸出值包括目標輸出扭矩；所述根據目標力反饋輸出值控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出的步驟，包括：

獲取目標輸出扭矩對應的脈沖寬度調制波形；

根據所述脈沖寬度調制波形控制所述力反饋驅動裝置的扭矩輸出。

6.一種手部機械外骨骼力反饋的控制系統，其特征在于，所述手部機械外骨骼包括多個手指連桿結構以及設置在手指連桿結構驅動關節上的一個或多個力反饋驅動裝置，所述控制系統包括：

讀取模塊，用于讀取各驅動關節的當前角度位置和對應力反饋驅動裝置的當前工作狀態值；

獲取模塊，用于根據所述當前角度位置映射虛擬手部模型當前動作，判斷所述虛擬手部模型和目標接觸物是否發生碰撞；若發生碰撞則獲取虛擬場景中所述目標接觸物的物理性質，和根據所述物理性質計算獲取需要進行力反饋的驅動關節的目標角度位置；

判定模塊，用于若所述當前角度位置在力反饋的預設工作范圍內，則判定力反饋驅動裝置需要開啟力反饋；

控制模塊，用于根據所述當前角度位置、所述當前工作狀態值、所述目標角度位置以及所述物理性質，獲取目標力反饋輸出值以控制所述力反饋驅動裝置進行相應力反饋輸出。

7.根據權利要求6所述的控制系統，其特征在于，所述控制系統還包括：

保護模塊，用于實時采集所述力反饋驅動裝置的工作狀態值，若所述工作狀態值超出預設閾值，則控制所述力反饋驅動裝置啟動過載保護。