基于电磁力的触觉交互方法、系统和电磁力生成装置制造方法及图纸

本公开提供一种基于电磁力的触觉交互方法、系统和电磁力生成装置。方法包括：获取用于控制远程机器人操作的操作主体的操作姿态；基于所述远程机器人操作时承受的环境力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，所述磁场生成元件组与所述一组电参数值一一对应；基于所述期望位置驱动移动所述磁场生成元件组，并对每个磁场生成元件施加具有对应的电参数值的电参数，其中，所述磁场生成元件组中的磁场生成元件各自基于所施加的电参数生成不同方向的磁场分布，所述不同方向的磁场分布与在所述操作主体处设置的磁性元件相互作用，以在所述操作主体处合成不同方向的电磁力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
件各自基于所施加的电参数生成不同方向的磁场分布，所述不同方向的磁场 分布与在所述操作主体处设置的磁性元件相互作用，以在所述操作主体处合 成不同方向的电磁力。
[0008]根据本公开的又一方面，提供了一种电磁力生成装置，该装置包括：绝 缘外壳，包括中心区块和与中心区块连接的突出区块，所述突出区块与所述 中心区块形成凹型区域；磁场生成元件组，设置在所述凹型区域中，所述磁 场生成元件组中的一个磁场生成元件设置在所述中心区块，作为中心磁场生 成元件，并且所述磁场生成元件组中的其余磁场生成元件等间隔设置在突出 区块，作为周围磁场生成元件，其中，所述磁场生成元件组中的每个磁场生 成元件各自基于所施加的电参数生成磁场，所述磁场具有与所述磁场生成元 件的布置方向相关联的磁场方向以及与所施加的电参数的值相关联的磁场分 布。
[0009]通过本公开的基于电磁力的触觉交互方法，由于采用的是电磁力进行反 馈，且仅需在操作主体上设置磁性元件，因此能够减小摩擦误差、减小延迟、 操作者动作不受空间或物理限制等等，并且由于采用了能够生成不同方向的 磁场的磁场生成元件组，因此可以生成不同方向的电磁反馈力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁力的触觉交互方法，包括：获取用于控制远程机器人操作的操作主体的操作姿态；基于所述远程机器人操作时承受的环境力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，所述磁场生成元件组与所述一组电参数值一一对应；基于所述期望位置驱动移动所述磁场生成元件组，并对每个磁场生成元件施加具有对应的电参数值的电参数，其中，所述磁场生成元件组中的磁场生成元件各自基于所施加的电参数生成不同方向的磁场分布，所述不同方向的磁场分布与在所述操作主体处设置的磁性元件相互作用，以在所述操作主体处合成不同方向的电磁力。2.根据权利要求1所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，所述磁场生成元件组设置在操作侧的末端执行器上，所述磁场生成元件组中的一个磁场生成元件设置在所述末端执行器上，作为中心磁场生成元件；所述磁场生成元件组中的其余磁场生成元件设置在所述末端执行器上，且相互等间隔设置在所述中心磁场生成元件的周围，作为周围磁场生成元件，其中，所述周围磁场生成元件的下表面与所述中心磁场生成元件的下表面形成一个凹型区域，且所述磁场生成元件组位于所述凹型区域中。3.根据权利要求2所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，所述中心磁场生成元件的上表面固定满足预设磁性条件的磁铁，所述满足预设磁性条件的磁铁与操作主体上的磁性元件相互作用，以抵消所述磁性元件的重力，其中，基于所述远程机器人操作时承受的环境力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，包括：将所述环境力作为总反馈力；以及基于所述总反馈力和所述操作姿态，确定所述磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值。4.根据权利要求2所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，基于所述远程机器人操作时承受的环境力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，包括：基于所述环境力与所述操作主体上设置的磁性元件的重力得到总反馈力；基于所述总反馈力和所述操作姿态，确定所述磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值。5.根据权利要求3或4所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，操作姿态包括操作主体的位置和方向，其中，获取用于控制远程机器人操作的操作主体的操作姿态，包括：对所获取的所述操作主体的位置和方向进行坐标配准；以及对经坐标校准后的操作主体的位置和方向进行滤波，以得到操作主体的估计位置和估计方向。6.根据权利要求5所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，对经坐标校准后的操作主
体的位置和方向进行滤波，以得到操作主体的估计位置和估计方向，包括：基于区间卡尔曼滤波技术对经坐标校准后的操作主体的位置进行滤波，得到所述估计位置；基于改进粒子滤波算法(IPF)对经坐标校准后的操作主体的方向进行滤波，得到所述估计方向。7.根据权利要求5所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，基于总反馈力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，包括：基于所述估计位置和所述总反馈力在x轴、y轴和z轴上的分量，得到所述操作主体与所述磁场生成元件组在z轴上的期望垂直距离、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，其中x轴、y轴和z轴为基准坐标系中的坐标轴；基于所述估计位置在x轴、y轴、z轴上的分量以及所述期望垂直距离，确定所述期望位置。8.根据权利要求5所述的基于电磁力的触觉交互方法，其中，基于总反馈力和所述操作姿态，确定磁场生成元件组的期望位置、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，包括：基于所述估计位置、所述估计方向和所述总反馈力在x轴、y轴和z轴上的分量，得到所述操作主体与所述磁场生成元件组在z轴上的期望垂直距离、以及要施加至所述磁场生成元件组的一组电参数值，其中x轴、y轴和z轴为基准坐标系中的坐标轴；基于所述估计位置在x轴、y轴、z轴上的分量和所述期望垂直距离，确定所述期望位置。9.根据权利要求5所述的基于电磁力的触觉交互方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜广龙，苏金绍，郑宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：