[发明专利]基于电流强度检测的力感知小型机器人系统及其遥操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种力感知小型机器人系统及其遥操作控制方法，具体涉及一种基于电流强度检测的力感知小型机器人系统及其遥操作控制方法，属于移动机器人的人机交互技术和力感知遥操作技术领域。

背景技术

近年来国际恐怖袭击事件呈明显上升趋势，有相当一部分恐怖组织具备实施核生化恐怖袭击的能力，给人类社会造成了巨大危害和恶劣影响。我国是一个核工业大国和化学工业大国，正面临着核危害、化学危害和各类灾难事故核生化次生危害的严峻挑战，研究开发一种操作灵活的环境侦查机器人是非常必要的。

小型环境侦查遥操作机器人在未知的核生化复杂环境下工作，以遥操作的方法控制机器人是必然选择。然而，传统的遥操作方法只能单纯的实现对机器人行进和转向的控制，但不能感知机器人行进过程中所处的地形，使操作人员不能有效选择路面，控制效率低，遇到复杂路面，甚至导致机器人不能顺利前进。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种感知机器人行进过程中所处地形，使操作人员有效选择路面的基于电流强度检测的力感知小型机器人系统。

同时，本发明还提供了一种基于电流强度检测的力感知小型机器人遥操作方法。

技术方案：本发明所述的基于电流强度检测的力感知小型机器人系统，包括移动机器人车体，所述移动机器人车体包括两个驱动轮、两个随动轮和两个分别与所述驱动轮连接的驱动电机，还包括力感知操作器和两个霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器分别连接于所述驱动电机的电流输入端，用于实时测量驱动电流大小；所述力感知操作器与所述移动机器人车体无线通信，接收所述移动机器人车体传送的电流信息并进行处理，以震动的形式将反馈信息直接作用于操作人员手部。两个驱动轮可为前或后轮、两个随动轮则为后轮或前轮。

为了使操作人员更清晰的感知机器人受阻的方向，所述力感知操作器设置三个切换按扭，分别为左驱动轮受力感知选择按钮、右驱动轮受力感知选择按钮和左右驱动轮受力叠加感知选择按钮。

同时，本发明提供的另一技术方案为：基于电流强度检测的力感知小型机器人遥操作方法，按如下步骤进行：

Ⅰ、霍尔电流传感器实时测量左右两个驱动电机的驱动电流的大小，并将所述驱动电流转化为电压输出，机器人行进时，电压输出为：U=P·I-U₀，其中，P为驱动电流和输出电压的比例系数；I为霍尔电流传感器的电流；U₀为机器人在平坦地面暂停时霍尔电流传感器的电压输出；

Ⅱ、力感知操作器无线接收左右两个霍尔电流传感器的输出电压，并将电压转化为震动强度，震动强度为F=K·U，其中，K为调节比例系数，U为步骤Ⅰ中输出的电压；

Ⅲ、力感知操作器以震动的形式将方向和强度信息直接作用于操作人员的手部，操作人员判断机器人行进过程中受到的阻尼力的方向和大小，控制机器人前、后、左、右运动。

为了使操作人员更清晰的感知机器人受阻的方向，及时调整控制策略，步骤Ⅲ中，操作人员通过选择按键选择力感知操作器的感知模式，所述感知模式分为三种，

第一种为左驱动轮受力感知模式，即力感知操作器传送的震动强度表示左驱动轮受阻尼力的情况，震动强度为F_L=K·U_L，其中K为调节比例系数，U_L为左霍尔电流传感器的电压输出；

第二种为右驱动轮受力感知模式，即力感知操作器传送的震动强度表示右驱动轮受阻尼力的情况，震动强度为F_R=K·U_R，其中K为调节比例系数，UR为右霍尔电流传感器的电压输出；

第三种为左右驱动轮受力感知模式，即力感知操作器传送的震动强度表示左、右驱动轮受阻尼力的情况，震动强度为F_J=K(U_L+U_R)，其中K为调节比例系数，U_L为左霍尔电流传感器的电压输出，U_R为右霍尔电流传感器的电压输出。

本发明技术方案依据的原理为：驱动电流的大小与地形的复杂程度有着直接的关系，即地形越复杂机器人行进越困难，因而驱动电流越大、霍尔电流传感的电压输出越大。

上述技术方案中，移动机器人车体与力感知操作器之间的数据传递的技术方案、力感知操作器发送控制指令控制移动机器人车体的前、后、左、右运动的技术方案均为现有技术，在此申请文件中，不再赘述。