[发明专利]杆状手持操作装置及其力和位置同步测量的方法

权利要求书

1.一种杆状手持操作装置的力和位置同步测量的方法，其特征在于，包括步骤：

在空间中，建立世界坐标系，通过光电跟踪设备获得光学跟踪器在世界坐标系中的位姿，计算光学跟踪器坐标系与世界坐标系的变换矩阵M1；

在把持手柄进行操作时，通过力传感器对杆状件的受力进行测量及数据采集，计算力传感器坐标系与世界坐标系之间的变换矩阵M；

通过坐标变换，将杆状件的力与位置的坐标系统一；

其中，杆状手持操作装置包括杆状件、锁紧夹头、光学跟踪器、手柄、力传感器、环抱式连接件以及光电跟踪设备，所述锁紧夹头的一端连接在所述杆状件的末端，所述光学跟踪器安装在所述锁紧夹头上，所述手柄与所述力传感器的一端连接，所述力传感器的另一端通过环抱式连接件与所述锁紧夹头的另一端连接，所述光电跟踪设备用于获得所述光学跟踪器的位姿。

2.根据权利要求1所述的杆状手持操作装置的力和位置同步测量的方法，其特征在于，所述将杆状件的力与位置的坐标系统一的方法为：

杆状件在光学跟踪器坐标系中的坐标(Xn_t，Yn_t，Zn_t)，通过坐标变换，计算出杆状件在世界坐标系中的坐标(Xn_w，Yn_w，Zn_w)：

力传感器实时测量的力在其坐标系中为(F_X’，F_Y’，F_Z’)，将其通过坐标变换，转换到世界坐标系中为(F_X，F_Y，F_Z)：

对杆状件的位置及受力进行实时显示。

3.根据权利要求1所述的杆状手持操作装置的力和位置同步测量的方法，其特征在于，所述光学跟踪器包括至少三个呈角度设置的支杆和分别设于所述支杆端部的光学球体。

4.根据权利要求1所述的杆状手持操作装置的力和位置同步测量的方法，其特征在于，还包括消毒膜，所述力传感器与所述锁紧夹头连接的一端连接有连接件，所述力传感器通过连接件与所述锁紧夹头连接，所述连接件与所述锁紧夹头通过环抱式连接件连接，所述消毒膜用于套设在所述手柄、力传感器以及所述连接件上。