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公开(公告)号：CN107632699B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201710646851.7
申请日：2017-08-01
申请人： 东南大学
IPC分类号： G06F3/01
摘要： 本发明公开了一种基于多感知数据融合的人机自然交互系统，包括MEMS手臂跟踪装置、视觉跟踪装置，以及安装在操作者的手掌上的力反馈装置，上述各装置由PC终端控制，PC终端包括手臂运动解算模块、图像处理模块、力学解算模块和虚拟场景渲染模块；虚拟场景渲染模块根据手臂运动轨迹和手指运动轨迹生成虚拟手臂和手指，力学解算模块根据虚拟手指与虚拟物体的碰触信息，计算操作者当前状态下应得到的期望反馈力矢量；本发明可满足手臂大范围运动情况下的手臂运动轨迹的跟踪要求；其次，可通过图像信息测量操作者手指的运动轨迹，可精确测量手指上多个关节的角度；再者，可为操作者提供力反馈和虚拟场景的视觉反馈，增强系统的临场感、交互性。
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公开(公告)号：CN107632699A
公开(公告)日：2018-01-26
申请号：CN201710646851.7
申请日：2017-08-01
申请人： 东南大学
IPC分类号： G06F3/01
摘要： 本发明公开了一种基于多感知数据融合的人机自然交互系统，包括MEMS手臂跟踪装置、视觉跟踪装置，以及安装在操作者的手掌上的力反馈装置，上述各装置由PC终端控制，PC终端包括手臂运动解算模块、图像处理模块、力学解算模块和虚拟场景渲染模块；虚拟场景渲染模块根据手臂运动轨迹和手指运动轨迹生成虚拟手臂和手指，力学解算模块根据虚拟手指与虚拟物体的碰触信息，计算操作者当前状态下应得到的期望反馈力矢量；本发明可满足手臂大范围运动情况下的手臂运动轨迹的跟踪要求；其次，可通过图像信息测量操作者手指的运动轨迹，可精确测量手指上多个关节的角度；再者，可为操作者提供力反馈和虚拟场景的视觉反馈，增强系统的临场感、交互性。
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公开(公告)号：CN107229334A
公开(公告)日：2017-10-03
申请号：CN201710396225.7
申请日：2017-05-27
申请人： 东南大学
IPC分类号： G06F3/01
摘要： 本发明公开了一种基于有源和无源器件的小型力触觉再现方法，步骤如下：首先进行磁流变阻尼器和直流电机的标定，获得输入电流和输出力矩的关系；将预期力/力矩数值转换成磁流变阻尼器的电流输入，由磁流变阻尼器输出相应力矩，再经力触觉传递装置作用于操作人员身体；其次，安装在力/力矩作用点的传感器测量实际作用的力/力矩，比较实际输出与预期力/力矩数值，计算力/力矩误差；最后，将力/力矩误差转换成直流电机的输入信号，驱动直流电机产生误差所对应的力矩；本发明可实现小型器件输出大范围、高精度力/力矩，使得力触觉再现设备更加轻便、小巧，提升了力触觉交互的逼真度；可广泛应用于虚拟现实、遥操作机器人控制、医疗等领域。
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公开(公告)号：CN110742775B
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN201910969686.8
申请日：2019-10-12
申请人： 东南大学
摘要： 本发明公开了一种基于力反馈技术的上肢主被动康复训练机器人系统，包括机器人本体以及主被动训练上位机系统构成，可根据患者病情，开展对患者左、右肩关节内收/外展、前屈/后伸以及左、右肘关节前屈/后伸这些自由度的主、被动康复训练。在被动康复训练模式下，由机器人本体带动患者上肢按照上位机设定的轨迹运动，逐步恢复上肢的基本运动功能；在主动康复训练模式下，患者双手握住机器人本体的末端，与康复训练场景进行交互，并能感受到真实、精确的力反馈，而且支持实时训练数据记录，实现对康复训练效果科学、定量评估，提升康复治疗的效果。
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公开(公告)号：CN109521876A
公开(公告)日：2019-03-26
申请号：CN201811301176.5
申请日：2018-11-02
申请人： 东南大学
IPC分类号： G06F3/01
摘要： 本发明提出一种手指可穿戴式柔性力触觉反馈装置，包括穿戴在手指远节指骨的指尖指套，穿戴在手指中节指骨的中节指套、穿戴在手指近节指骨的近节指套、具有弯曲弹性的外传动杆和内传动杆；所述外传动杆的一端固定在指尖指套上，另一端位于手背，并连接有一个向外传动杆施加推拉力的外驱动器；所述内传动杆的一端固定在指尖指套上，另一端位于手掌，并连接有一个向内传动杆施加推拉力的内驱动器；所述指尖指套设置有分别与外传动杆和内传动杆的端部相接的第一触点式压力传感器和第二触点式压力传感器，所述指尖指套与指腹接触部位的内壁设置有薄膜式压力传感器。本发明构造轻巧，穿戴方便，手指可灵活活动，交互自然，为手指提供力触觉反馈信息。
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公开(公告)号：CN107239095B
公开(公告)日：2018-07-31
申请号：CN201710398508.5
申请日：2017-05-31
申请人： 东南大学
IPC分类号： G05G1/04
摘要： 本发明公开了种力觉反馈及转动姿态测量的三维转动机构。本发明的力觉反馈及转动姿态测量的三维转动机构,其特征在于,包括分别位于X、Y、Z三维轴向上的转轴A、转轴C和转轴B,所述转轴A和所述转轴B之间通过连接部件二连接,所述的转轴B和所述转轴C之间通过连接部件连接,所述转轴A、转轴B、转轴C上分别沿轴向安装有个磁流变阻尼器,每个所述的磁流变阻尼器上安装有惯性测量单元。本发明结合机械结构、力觉机构、测量机构,实现力感输出,并通过转动姿态测量实现控制目的。
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公开(公告)号：CN107632701A
公开(公告)日：2018-01-26
申请号：CN201710655331.2
申请日：2017-08-03
申请人： 东南大学
摘要： 本发明公开了一种人机交互虚拟训练力反馈参数的控制方法，包括如下具体步骤：步骤1：根据虚拟场景的力反馈算法以及碰撞检测结果计算所需输出的反馈力和反馈力矩；步骤2：根据电机和阻尼器的选型确定与输出的反馈力和反馈力矩的输入输出关系；步骤3：求解控制每个电机和阻尼器的控制参数，驱动电机和阻尼器在末端产生合适的力和力矩，从而模拟真实环境的力感。本发明将实际力反馈控制与理论力反馈计算分离，分块进行，得以精确计算虚拟场景中力反馈理论产生力和力矩，并使用电流到PWM占空比再到电机和阻尼器的线性控制路径，控制实现简单有效，面向人机交互领域，结合电机和阻尼器实现力感输出，可以较好的还原虚拟场景产生的力反馈，可用于发生力觉交互的使用场景，有较高的交互真实度。
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公开(公告)号：CN107239095A
公开(公告)日：2017-10-10
申请号：CN201710398508.5
申请日：2017-05-31
申请人： 东南大学
IPC分类号： G05G1/04
CPC分类号： G05G1/04
摘要： 本发明公开了一种力觉反馈及转动姿态测量的三维转动机构。本发明的力觉反馈及转动姿态测量的三维转动机构，其特征在于，包括分别位于X、Y、Z三维轴向上的转轴A、转轴C和转轴B，所述转轴A和所述转轴B之间通过连接部件二连接，所述的转轴B和所述转轴C之间通过连接部件一连接，所述转轴A、转轴B、转轴C上分别沿轴向安装有一个磁流变阻尼器，每个所述的磁流变阻尼器上安装有惯性测量单元。本发明结合机械结构、力觉机构、测量机构，实现力感输出，并通过转动姿态测量实现控制目的。
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公开(公告)号：CN106773893A
公开(公告)日：2017-05-31
申请号：CN201610997377.8
申请日：2016-11-11
申请人： 东南大学
IPC分类号： G05B19/042 , G05B11/42 , G05F1/46
CPC分类号： G05B19/042 , G05B11/42 , G05F1/461 , G05F1/468
摘要： 本发明公开了基于磁流变液的力反馈装置的程控恒流源电路，由主控电路、恒流控制电路、线性稳压电源电路、2.048V参考电压电路和数模转换电路组成。本发明通过主控芯片内置的SPI总线发送数字信号给数模转换电路，数模转换电路在主控电路的控制下输出可调节的稳定电压给恒流控制电路，恒流控制电路将采样电阻的电压反馈回主控电路，通过主控芯片内嵌的A/D控制器完成对电压采样值的模数转换，进而将设定的电流值与实际输出电流值进行比较，并采用PI控制算法对电流偏差值进行实时调整，使得阻尼器两端的电压随阻尼器的变化而变化，实现恒流的功能。本发明能够实现三路输出，具有运行稳定可靠，纹波特性良好的优点，在高精度小功率领域具有较高的实用价值。
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公开(公告)号：CN110652423B
公开(公告)日：2021-11-12
申请号：CN201910968787.3
申请日：2019-10-12
申请人： 东南大学
IPC分类号： A61H1/02
摘要： 本发明涉及一种带有精确力控制的可穿戴式上肢康复训练机器人，包括可穿戴式腰带、多自由度机械臂，以及控制盒；机器人通过腰带穿戴在人的腰部，由主动执行器驱动，能够实现左、右肩关节内收/外展/前屈/后伸以及左、右肘关节前屈/后伸这些自由度的被动康复训练。可穿戴式的设计体现了人机一体化的理念，提高了康复训练机器人的便携性，增加了康复训练的舒适度。此外，在机械臂末端安装有力/力矩传感器，用于获取康复训练过程中机器人末端与人手之间的作用力，作为反馈信号，调节机器人的工作状态，实现康复过程中的精确力控制。
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