[发明专利]一种轮式止动的力反馈控制方法、装置和可穿戴设备

说明书

本发明涉及一种轮式止动的反馈控制方法、装置和可穿戴设备，属于智能操作技术领域，实现精细化遥控动作；操纵端通过力反馈装置采集因操纵动作而产生的包括姿态、速度、加速度及操纵压力在内的信息，控制执行端的动作执行装置执行相应的操纵动作，接收执行操纵动作时所述动作执行装置感应的接触压力；根据操纵压力、接触压力大小以及相互关系，使用轮式止动机构，控制力反馈装置跟随操纵动作运动或停止跟随操纵动作运动。本发明实现了控制与感知的双向同步，提高了遥操控的临场沉浸感，大幅提高了遥操作的动作精度和实时程度，使人员操作准确性、实时性、容错性大为提升。

技术领域

本发明涉及智能操作技术领域，尤其是一种轮式止动的反馈控制方法、装置和可穿戴设备。

背景技术

现有随动遥操作设备通常通过采集操作端关节角度参数，实现对遥控端关节运动的控制，但在执行一些精细微关节动作时，由于操作者无法及时感知执行端的受力情况，导致无法及时准确的发出正确的控制指令，造成执行端在进行精细动作时，容易发生破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的情况。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种轮式止动的反馈控制方法、装置和可穿戴设备，基于力反馈和轮式止动对精细化遥控动作进行控制，克服了操作端无法让操作者精确、及时感知执行端受力情况导致的操控失误破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供了一种轮式止动的力反馈控制方法，包括：

操纵端的力反馈装置跟随操纵动作运动，采集因操纵动作而产生的包括姿态、速度、加速度及操纵压力在内的信息，发送到操纵端的控制器；

操纵端的控制器将产生包含姿态、速度及加速度在内的信息发送到执行端，控制执行端的动作执行装置执行相应的操纵动作，接收执行操纵动作时所述动作执行装置感应的接触压力；

所述控制器根据所述操纵压力、接触压力大小以及相互关系，输出解锁指令或锁止指令到所述力反馈装置的轮式止动机构，解锁所述轮式止动机构，使力反馈装置跟随操纵动作运动，或锁止所述轮式止动机构，使力反馈装置停止跟随操纵动作运动。

进一步地，所述力反馈装置包括支撑座、随动杆和轮式止动机构；

所述支撑座与所述随动杆铰接；

所述随动杆上设置有姿态、速度、加速度以及压力传感器，感应因操纵动作而产生的包括姿态、速度、加速度及操纵压力在内的信息；

所述轮式止动机构包括止动轮、止动推杆和推动器；

所述推动器固定在所述支撑座上，并与所述止动推杆连接，用于在锁止指令的控制下，使止动推杆伸出；在解锁指令的控制下，使止动推杆收回；

所述止动推杆，在伸出时，锁止止动轮；在收回时，释放止动轮；

所述止动轮固定在所述随动杆上，当所述止动轮处于释放状态时，所述止动轮跟随所述随动杆的转动旋转；当处于锁止状态时，所述止动轮被所述止动推杆锁止，从而限制与其固定的随动杆随操纵动作转动。

进一步地，当所述控制器接收的操纵压力小于第一压力阈值或为0时，所述遥控制器输出锁止指令到所述推动器，使所述止动推杆伸出卡锁所述止动轮，限制所述随动杆随操纵动作转动；

当所述控制器接收的操纵压力不小于第一压力阈值时，比较所述操纵压力与因操纵产生的、对应的接触压力大小；

如果操纵压力不大于接触压力，所述控制器输出锁止指令到所述推动器，使所述止动推杆伸出锁止所述止动轮，限制所述随动杆随操纵动作运动；如果操纵压力增大，在超过所述接触压力后，仍持续增大，所述控制器输出解锁指令到所述推动器，使所述止动推杆收回释放所述止动轮，使所述随动杆随操纵动作运动。