[发明专利]手持式力反馈装置以及利用该装置实现力觉再现的方法

摘要

本发明公开了一种手持式力反馈装置以及利用该装置实现力觉再现的方法，用于解决现有力反馈装置实用性差的技术问题。技术方案是本发明手持式力反馈装置包括机械装置、信号调理电路、数据采集模块、微控制器、第一信号输出电路和第二信号输出电路。实现对机械装置上摇杆分布的压电薄膜传感器的力信息进行测量，对编码器上测量力矩电机的转角数字量进行计数，通过第一信号输出电路对机械装置上力矩电机转角向远端从机械手上的信号发送，实现从机械手的位置跟踪。并且通过PID控制计算后获取的调节量以第二信号输出对力矩电机的电压控制调节。本装置能够实现远程力信号的力觉再现，实现远程的力信号在操作者有相同的力觉信息的感知。实用性强。

主权项

一种手持式力反馈装置，其特征在于：包括机械装置、信号调理电路、数据采集模块、微控制器、第一信号输出电路和第二信号输出电路；所述机械装置包括空心手柄(1)、空心编码器(2)、空心圆盘(4)、压电薄膜传感器(5)、摇杆(6)、法兰(7)、力矩电机(8)和旋转轴(12)；所述机械装置主体是一个空心圆盘(4)，空心圆盘(4)左侧是力矩电机(8)，力矩电机(8)为分装式，力矩电机(8)的定子和转子固定好嵌入到空心圆盘(4)内部；力矩电机(8)定子的右侧有连接装置与空心圆盘(4)通过螺钉连接；力矩电机(8)左侧通过法兰(7)与空心圆盘(4)固定；力矩电机(8)转子上伸出一个摇杆(6)；在摇杆(6)的末端平行于空心手柄(1)方向有一个横杆与力矩电机(8)转子固连；力矩电机(8)右侧有一个旋转轴(12)，旋转轴(12)与空心编码器(2)相连，旋转轴(12)外端通过固定装置固定在空心圆盘(4)的右侧，旋转轴(12)位于空心手柄(1)里面；空心手柄(1)固定在空心圆盘(4)右侧表面；摇杆(6)的末端装有压电薄膜传感器(5)，空心圆盘(4)外侧有四个圆孔(3)，分别与圆心成90°角排列；水平方向上的一对圆孔(3)用于与多自由度操作臂连接，或者安装到固定装置上；垂直于水平面上的一对圆孔(3)连接一个连接固定装置；所述机械装置上压电薄膜传感器(5)的信号通过信号调理电路和数据采集模块，实现50倍信号放大经A/D转换输入到微控制器；通过第一信号输出电路对力矩电机(8)转角向远端发送信号，实现位置跟踪；PID控制计算后获取的调节量通过第二信号输出电路对力矩电机(8)的电压进行控制调节。