[發明專利]遙操作設備力反饋功能的測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202011014148.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112077816A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張月文;欒楠;謝愷怡;朱笑笑
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J3/00
• 分類號: B25J3/00;B25J9/16;G01L5/16
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種遙操作設備力反饋功能的測試裝置及方法，包括主手設備力反饋測試標定平臺和從手設備力感知測試標定平臺，以及主手性能測試標定方法、從手性能測試標定方法和主從手聯機測試方法。所述主手設備力反饋測試標定平臺包括主手平臺底座、主手六維力傳感器、主手傳感器固定法蘭、主手傳感器輸入法蘭、手動滑臺、滑臺支架、主手手柄抱箍；所述主手六維力傳感器通過主手傳感器輸入法蘭與主手手柄抱箍連接。所述從手設備力感知測試標定平臺包括從手平臺底座、從手六維力傳感器、從手操作對象；從手六維力傳感器固定于從手平臺底座上，其輸入端通過傳感器連接法蘭固定有從手操作對象。本發明實現了對力反饋的閉環控制性能測試。

技術領域

本發明涉及一種力反饋技術領域，具體地，涉及一種遙操作設備力反饋功能的測試裝置及方法，尤其涉及一種主從式遙操作設備力反饋功能的測試平臺及測試方法。

背景技術

遙操作技術是指操作者操縱遠端機器設備進行作業的技術。其基本原理是操作者直接操縱主端設備(也稱主手)運動，控制器將主端設備的運動信息通過無線或有線的通信方式發送給從端設備(也稱從手)，從端設備通過對主端設備的同步跟隨運動來完成遠端的作業任務。從端設備所在作業環境一般有視覺信息反饋到操作者，而在很多情況下，力覺和觸覺也是非常重要的，尤其是精細作業的應用場景如微創手術機器人。設備與環境之間的力/觸覺信息反饋到操作者一端，通過主端設備使操作者直接感受到從端設備與環境對象的受力交互情況，結合操作者自身的經驗判斷完成精細的作業。這其中最核心的技術，即讓操作者真實準確且實時地獲取從端設備與環境交互的力覺信息，被稱為力反饋技術。

力反饋技術與視覺、聽覺等技術相結合，使得操作者可以獲得更加真實、豐富的臨場感體驗，幫助操作者遙控從端設備完成更加精細的工作。在理想情況下，力反饋技術能夠讓操作者體驗到直接觸碰、推拉、擠壓和握持遠端環境物體的感覺，達到身臨其境的感覺。

在實際應用中，主手和從手一般是異構的，從手端的力傳感器如何檢測力信號，如何映射變換成為主手的動作，這其中各環節的靜態特性和動態特性是決定力反饋性能的關鍵因素，也是設計和改進遙操作運動控制算法的依據。

目前國內針對力反饋遙操作裝置的測試標定裝置及標定方法的研究往往僅限于主手設備的標定，結合從手設備的標定研究相對較少。

專利文獻CN103753519A公開了一種針對三自由度力反饋手控器的標定方法的平臺機構，可實現對特定自制主手設備的測試標定，但其三自由度機構結構復雜、穩定性差，影響標定精度，且其通用性差，不能對市面上廣泛應用的力反饋設備進行標定，同時未提供對應從手設備的標定裝置及方法。專利文獻CN109632173A公開了一種多自由度力反饋設備末端三維力精度的標定裝置，可以實現對三維力反饋設備的測試標定，但該裝置只針對三維力反饋設備進行標定，不適用六維設備，且該裝置采用六個力傳感器分別采集數據，彼此耦合，精度難以保證，且設計成本較高、測試過程復雜，同時也未提供對應從手設備的標定裝置及方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種遙操作設備力反饋功能的測試裝置及方法。

根據本發明提供的一種主從式遙操作設備力反饋功能的測試平臺及測試方法，包括主手設備力反饋測試標定平臺和從手設備力感知測試標定平臺，以及主手性能測試方法、從手性能測試方法和主從手聯機測試方法。