[发明专利]遥操作设备力反馈功能的测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种遥操作设备力反馈功能的测试装置及方法，包括主手设备力反馈测试标定平台和从手设备力感知测试标定平台，以及主手性能测试标定方法、从手性能测试标定方法和主从手联机测试方法。所述主手设备力反馈测试标定平台包括主手平台底座、主手六维力传感器、主手传感器固定法兰、主手传感器输入法兰、手动滑台、滑台支架、主手手柄抱箍；所述主手六维力传感器通过主手传感器输入法兰与主手手柄抱箍连接。所述从手设备力感知测试标定平台包括从手平台底座、从手六维力传感器、从手操作对象；从手六维力传感器固定于从手平台底座上，其输入端通过传感器连接法兰固定有从手操作对象。本发明实现了对力反馈的闭环控制性能测试。

技术领域

本发明涉及一种力反馈技术领域，具体地，涉及一种遥操作设备力反馈功能的测试装置及方法，尤其涉及一种主从式遥操作设备力反馈功能的测试平台及测试方法。

背景技术

遥操作技术是指操作者操纵远端机器设备进行作业的技术。其基本原理是操作者直接操纵主端设备(也称主手)运动，控制器将主端设备的运动信息通过无线或有线的通信方式发送给从端设备(也称从手)，从端设备通过对主端设备的同步跟随运动来完成远端的作业任务。从端设备所在作业环境一般有视觉信息反馈到操作者，而在很多情况下，力觉和触觉也是非常重要的，尤其是精细作业的应用场景如微创手术机器人。设备与环境之间的力/触觉信息反馈到操作者一端，通过主端设备使操作者直接感受到从端设备与环境对象的受力交互情况，结合操作者自身的经验判断完成精细的作业。这其中最核心的技术，即让操作者真实准确且实时地获取从端设备与环境交互的力觉信息，被称为力反馈技术。

力反馈技术与视觉、听觉等技术相结合，使得操作者可以获得更加真实、丰富的临场感体验，帮助操作者遥控从端设备完成更加精细的工作。在理想情况下，力反馈技术能够让操作者体验到直接触碰、推拉、挤压和握持远端环境物体的感觉，达到身临其境的感觉。

在实际应用中，主手和从手一般是异构的，从手端的力传感器如何检测力信号，如何映射变换成为主手的动作，这其中各环节的静态特性和动态特性是决定力反馈性能的关键因素，也是设计和改进遥操作运动控制算法的依据。

目前国内针对力反馈遥操作装置的测试标定装置及标定方法的研究往往仅限于主手设备的标定，结合从手设备的标定研究相对较少。

专利文献CN103753519A公开了一种针对三自由度力反馈手控器的标定方法的平台机构，可实现对特定自制主手设备的测试标定，但其三自由度机构结构复杂、稳定性差，影响标定精度，且其通用性差，不能对市面上广泛应用的力反馈设备进行标定，同时未提供对应从手设备的标定装置及方法。专利文献CN109632173A公开了一种多自由度力反馈设备末端三维力精度的标定装置，可以实现对三维力反馈设备的测试标定，但该装置只针对三维力反馈设备进行标定，不适用六维设备，且该装置采用六个力传感器分别采集数据，彼此耦合，精度难以保证，且设计成本较高、测试过程复杂，同时也未提供对应从手设备的标定装置及方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种遥操作设备力反馈功能的测试装置及方法。

根据本发明提供的一种主从式遥操作设备力反馈功能的测试平台及测试方法，包括主手设备力反馈测试标定平台和从手设备力感知测试标定平台，以及主手性能测试方法、从手性能测试方法和主从手联机测试方法。