[实用新型]基于电流强度检测的力感知小型机器人系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种力感知小型机器人系统，具体涉及一种基于电流强度检测的力感知小型机器人系统，属于移动机器人的人机交互技术和力感知遥操作技术领域。

背景技术

近年来国际恐怖袭击事件呈明显上升趋势，有相当一部分恐怖组织具备实施核生化恐怖袭击的能力，给人类社会造成了巨大危害和恶劣影响。我国是一个核工业大国和化学工业大国，正面临着核危害、化学危害和各类灾难事故核生化次生危害的严峻挑战，研究开发一种操作灵活的环境侦查机器人是非常必要的。

小型环境侦查遥操作机器人在未知的核生化复杂环境下工作，以遥操作的方法控制机器人是必然选择。然而，传统的遥操作方法只能单纯的实现对机器人行进和转向的控制，但不能感知机器人行进过程中所处的地形，使操作人员不能有效选择路面，控制效率低，遇到复杂路面，甚至导致机器人不能顺利前进。

实用新型内容

本实用新型目的是：针对现有技术的不足，提供一种感知机器人行进过程中所处地形，使操作人员有效选择路面的基于电流强度检测的力感知小型机器人系统。

本实用新型技术方案：基于电流强度检测的力感知小型机器人系统，包括移动机器人本体1，所述移动机器人本体1包括两个驱动轮、两个随动轮和两个分别与所述驱动轮连接的驱动电机5，还包括力感知操作器8和两个霍尔电流传感器6，两个霍尔电流传感器6分别连接于所述驱动电机5的电流输入端，用于实时测量驱动电流大小；所述力感知操作器8与所述移动机器人车体1无线通信，接收所述移动机器人车体传送的电流信息并进行处理，以震动的形式将反馈信息直接作用于操作人员手部；力感知操作器以震动强度的形式分别反馈：

左驱动轮受阻尼力的情况，震动强度为FL=K·U_L，其中K为调节比例系数，U_L为左霍尔电流传感器6的电压输出；

右驱动轮受阻尼力的情况，震动强度为F_R=K·U_R，其中K为调节比例系数，U_R为右霍尔电流传感器6的电压输出；

左、右驱动轮叠加受阻尼力的情况，震动强度为F_J=K(U_L+U_R)，其中K为调节比例系数，U_L为左霍尔电流传感器6的电压输出，U_R为右霍尔电流传感器的电压输出。

力感知操作器8设置三个切换按扭，分别为左驱动轮受力感知选择按钮10、右驱动轮受力感知选择按钮11和左右驱动轮受力叠加感知选择按钮12。

本实用新型所述的基于电流强度检测的力感知小型机器人系统，两个霍尔电流传感器分别连接于所述驱动电机的电流输入端，用于实时测量驱动电流大小；所述力感知操作器与所述移动机器人车体无线通信，接收所述移动机器人车体传送的电流信息并进行处理，以震动的形式将反馈信息直接作用于操作人员手部。两个驱动轮可为前或后轮、两个随动轮则为后轮或前轮。

本实用新型技术方案依据的原理为：驱动电流的大小与地形的复杂程度有着直接的关系，即地形越复杂机器人行进越困难，因而驱动电流越大、霍尔电流传感的电压输出越大。

上述技术方案中，移动机器人车体与力感知操作器之间的数据传递的技术方案、力感知操作器发送控制指令控制移动机器人车体的前、后、左、右运动的技术方案均为现有技术，在此申请文件中，不再赘述。

本实用新型有益效果：本实用新型所述的基于电流强度检测的力感知小型机器人系统及其遥操作方法，采用霍尔电流传感器检测驱动电流，检测电路与电机驱动电路电气隔离，避免了对原驱动电路电气属性的破坏，亦不会将电机驱动电路的干扰引入检测电路；本实用新型力感知操作器以震动的形式将机器人移动过程中受到的阻尼力直接作用于操作人员的手部，使操作人员对机器人所处地形产生“身临其境”的临场感效果，从而提高遥操作控制效率，有效的控制机器人在复杂的地面上顺利前进；本实用新型力感知操作器能够以震动强度的形式反馈机器人行进过程中受到的阻尼力的大小，在操作过程中，操作人员精神高度集中，需要时刻注视遥操作平台上各种反馈信息，采用不同的震动强度的形式反应阻尼力的大小能够减轻操作人员的用眼负担，以直观的人体触觉体现机器人所处环境地形情况，使操作员能够以更多的精力去关注其他更为重要的反馈信息；本实用新型具有三种感知模式，通过切换感知模式能够快速判断机器人行进所处地形，及时调整控制策略，控制机器人向着机器人受阻尼力较小的方向行进，使机器人快速有效的通过复杂地形，降低机器人为克服不必要复杂地形所消耗的能源，提高机器人工作效率。