[发明专利]一种基于旋钮式力反馈手控器及机械臂遥操作控制方法

权利要求书

1.一种基于旋钮式力反馈手控器，其特征在于，所述的手控器包括底板(1)、扭矩传感器(2)、外壳(3)、传感器法兰(4)、距离套(5)、编码器(6)、电机座板(7)、电机(8)、设有精粗调开关(10)的开关旋钮(9)，外壳(3)和底板(1)固定连接，形成密闭空间；距离套(5)固定连接在电机座板(7)和传感器法兰(4)之间，电机座板(7)和传感器法兰(4)之间形成安装空间，扭矩传感器(2)固定连接在传感器法兰(4)的底面，编码器(6)位于安装空间中，且编码器(6)的壳体固定连接在电机座板(7)的底面，电机(8)固定连接在电机座板(7)的顶面，且电机(8)输出轴的一端穿过电机座板(7)，与编码器(6)的码盘固定连接；开关旋钮(9)位于外壳(3)的外侧，且开关旋钮(9)的旋钮与电机(8)输出轴的另一端连接。

2.一种利用权利要求1所述的基于旋钮式力反馈手控器的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：该控制方法包括：

步骤10)：对电机(8)设置初始电流，使电机产生力矩，消除开关旋钮(9)粘滞现象；

步骤20)：控制开关旋钮(9)上的精粗调开关(10)，选择粗调模式或精调模式；

步骤30)：安装在机械臂端的传感器判断机械臂是否发生碰撞，如果没有发生碰撞，人工拧动开关旋钮，实现对机械臂的控制；如果机械臂发生碰撞，则利用手控器实现力反馈。

3.按照权利要求2所述的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：所述的步骤20)中，采用手动控制或者自动控制精粗调开关(10)；当采用自动控制精粗调开关(10)时，当机械臂末端与目标位置距离小于机械臂末端与目标点最小安全距离，且开关旋钮(9)仍处于粗调模式时，自动切换至精调模式。

4.按照权利要求2或3所述的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：所述的步骤20)中：粗调模式是指：当从机械臂末端离目标点或者障碍物距离大于或等于机械臂末端与目标点或障碍物最小安全距离时，开关旋钮(9)默认处于粗调模式；扭动开关旋钮(9)，手控器端的微处理器将采集到的编码器发出的脉冲数N，传给机械臂端的微处理器，机械臂端的微处理器根据脉冲数控制机械臂端的电机运动；同时，控制精粗调开关(10)处于打开状态。

5.按照权利要求4所述的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：所述的步骤20)中：精调模式是指：手控器端的微处理器将采集到的编码器发出的脉冲数N除以比例系数M，且M>1，得到缩小的脉冲数；手控器端的微处理器将缩小的脉冲数传给机械臂端的微处理器，机械臂端的微处理器根据缩小的脉冲数控制机械臂端的电机运动；同时，控制精粗调开关(10)处于关闭状态。

6.按照权利要求4所述的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：所述的步骤30)中，如果机械臂没有发生碰撞，则进行步骤301)—步骤303)：

步骤301)：拧动开关旋钮(10)，编码器(6)产生脉冲信号；

步骤302)：将编码器(6)脉冲信号输入D触发器，手控器端的微处理器获得转动方向，手控器端的微处理器对脉冲信号、方向信号以及精粗调模式进行处理，获得机械臂转动的角度信息；

步骤303)：手控器端的微处理器将角度信息发送至机械臂端的微处理器，由机械臂端的微处理器控制机械臂运动。

7.按照权利要求4所述的机械臂遥操作控制方法，其特征在于：所述的角度信息包括角度大小和角度方向。