[发明专利]基于电磁理论与移动跟踪的力反馈人机交互系统及方法

摘要

本发明提出了基于电磁理论与移动跟踪的力反馈人机交互系统及方法。本发明允许操控者使用手势动作来操控机器人，同时在操作过程中能感受到力反馈作用。交互系统包括本地控制计算器、移动跟踪平台、手势识别传感器、磁力产生装置、磁力感受装置等五个部分。而交互方法分为控制和反馈两个部分，其中控制部分使用了基于视觉接口的非接触式手势动作为控制信息，而反馈部分则使用了非接触式力磁力作为反馈信息，以减少交互时受到的物理限制，同时附加移动跟踪功能，确保磁力产生装置和磁力感受装置能保持相对位姿不变性，以减少因磁场衰减带来的受力过小问题。

主权项

1.基于电磁理论与移动跟踪的力反馈人机交互系统，其特征在于包括：本地控制计算器、移动跟踪平台、手势识别传感器、磁力产生装置和磁力感受装置；其中，手势识别传感器使用基于双目视觉的红外传感器LeapMotion设备，用于检测并识别手势位姿数据；本地控制计算器则将手势数据转化为操作命令，发送给远端的机器人控制柜，控制机器人工作，并接收返回信息；移动跟踪平台使用6自由度的机械臂，在机械臂的末端上固定磁力产生装置，使磁力产生装置与手部保持相对位置的不变性，将磁场衰减的计算量转化为移动跟踪平台位姿变化量计算，减少控制器的计算负担；磁力产生装置使用电流大小可调的电磁铁作为产生磁力的源，根据机器人的反馈信息，通入电流，产生合适的磁力，来向人传达反馈的信息；磁力感受装置由戴在人手上的手套以及手套上的永磁材料构成，用于向操作者反馈产生的磁力；操作者通过非接触式的手势姿势控制机器人，同时系统通过非接触式力方式将机器人信息反馈给操作者。