[发明专利]手动控制装置和方法

权利要求书

1.一种机器(100)，该机器具有基于由操作者提供的命令而运行以使所述机器(100)的机具(128)移位的致动器(122)，所述命令以操作者使手动控制装置(406)的手柄(409)移位的形式来提供，所述移位发生在所述手柄(409)的作动方向上，所述机器(100)包括：

可变阻尼器(412)，该可变阻尼器与所述手柄(409)相关联并且能与该手柄(409)一起移位，该可变阻尼器配置成响应于控制信号(516)选择性地改变该可变阻尼器的刚度；

移位传感器(417)，该移位传感器与所述可变阻尼器(412)相关联并配置成提供指示所述手柄(409)的移位的移位信号(508)；和

控制器(402)，该控制器与所述可变阻尼器(412)、所述手动控制装置(406)、所述移位传感器(417)和所述致动器(404)相关联，所述控制器(402)设置成：

确定所述致动器的当前运行状态，

基于所述移位信号确定提供给所述致动器的命令，以及

提供所述控制信号(516)以使所述可变阻尼器(412)变刚硬，使得所述手柄(409)的移位被限制于所述手柄(409)的同所述致动器的当前运行状态(502)与该致动器的最大允许运行状态(504)之间的差(526)对应的附加移位。

2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述可变阻尼器是磁流变(MR)流体阻尼器，其具有与该可变阻尼器相关联的电磁体(416)，所述控制信号自所述控制器提供给所述电磁体。

3.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)，其特征在于，所述机器还包括所述手柄(409)的一个或多个附加移位方向，每个附加移位方向都与具有专用移位传感器(417)的专用的可变阻尼器(412)相关联，其中，所述控制器(402)配置成基于所述手柄(409)在所述附加移位方向中的一个或多个方向上的同步运动提供附加的控制信号(516)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)，其特征在于，所述机器还包括与所述手柄(409)相关联的偏心重块转动质量组件(418)，该偏心重块转动质量组件(418)包括：

马达(420)，该马达响应于来自所述控制器(402)的命令信号(518)；

质量(422)，该质量连接至所述马达(420)的输出轴并具有相对于该马达(420)的输出轴的转动轴线偏置的重心；

编码器(424)，该编码器配置成向所述控制器(402)提供指示所述质量(422)相对于所述手柄(409)的转动位置的转动信号(530)；

其中，所述控制器(402)还配置成基于所述转动信号(530)和所述移位信号(508)向所述马达(420)提供所述命令信号(518)和向所述可变阻尼器(412)提供所述控制信号(516)，使得当提供给所述致动器的命令超过所述致动器的当前运行状态与该致动器的最大允许运行状态之间的所述差时在预定方向上提供定向脉冲力反馈(532)。

5.根据权利要求4所述的机器(100)，其特征在于，所述脉冲力反馈通过按照转动信号(530)确定的所述质量具有位于所述预定方向上或靠近该预定方向的速度矢量(V)时周期性地减小可变阻尼器(412)的刚度来提供。

6.根据权利要求4所述的机器(100)，其特征在于，所述预定方向与所述作动方向相反。

7.根据权利要求4所述的机器(100)，其特征在于，所述脉冲力反馈的大小能选择性地变化。

8.根据权利要求4所述的机器(100)，其特征在于，提供给所述马达的所述命令信号配置成引起该马达使所述质量以恒定角速度转动，所述控制信号配置成在除了时间段(606)期间的全部时间内向所述可变阻尼器提供最大刚度(S)，在所述时间段期间所述转动信号指示所述质量正经过预定的角运动范围。

9.根据权利要求1所述的机器(100)，其特征在于，所述控制器还设置成：

确定至少指示了存在于所述手动控制装置的手柄处的固有振动的频率的转动信号，该转动信号的确定基于所述移位信号，以及

基于所述转动信号和所述移位信号向所述可变阻尼器提供所述控制信号，使得当提供给所述致动器的命令超过该致动器的当前运行状态与该致动器的最大允许运行状态之间的所述差时在预定方向上提供定向脉冲力反馈。

10.一种向用于根据前述权利要求中任一项所述的机器(100)的手动控制装置的操作者提供触觉信息的方法。