[发明专利]一种智能力觉感知模组及其控制方法

权利要求书

1.一种智能力觉感知模组，其特征在于：包括力觉感知模块和控制模块，所述力觉感知模块设在机械臂末端，用于实时检测外界施加的六维力觉信息，并将检测到的力觉信息反馈至控制模块；所述控制模块设在机械臂外部，用于接收到力觉感知模块发送的力觉信息并结合内部算法对数据进行处理，将力觉信息转换成力觉感知模块末端执行器的运动参数并控制机械臂进行相应的动作，实现人机协作功能。

2.如权利要求1所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述力觉感知模块包括连接部、线槽(2)、触控开关(3)、手持末端(4)、力觉感知传感器(7)、外壳(6)和灯带(5)，所述连接部设在所述力觉感知模块模组顶端，用于连接待控制的机械臂的末端；所述线槽(2)设在所述力觉感知模块侧面，用于力觉感知模块内部电线的排布；所述手持末端(4)设在力觉感知模块底部用于外界施加六维作用力；所述触控开关(3)设在所述手持末端(4)表面用于打开或关闭智能力觉感知模组；所述力觉感知传感器(7)位于所述手持末端(4)上方，用于实时采集外界通过所述手持末端(4)施加的六维作用力，力觉感知传感器(7)设在外壳(6)内；所述灯带(5)设在外壳(6)上用于实时展示智能力觉感知模组的工作状态。

3.如权利要求2所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述连接部为法兰盘(1)，所述法兰盘(1)设在力觉感知模块的顶端。

4.如权利要求2所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述手持末端(4)连接有末端执行器，通过末端执行器和手持末端(4)向力觉感知模块施加六维作用力。

5.如权利要求4所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述手持末端(4)底部设有用于安装末端执行器的螺纹孔。

6.如权利要求1所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述控制模块包括工控机(8)和力觉传感器采集卡(9)，所述力觉传感器采集卡(9)设在所述工控机(8)内部，将所述力觉感知传感器(7)采集的力觉信息转化为六维力数据，并传递到所述工控机(8)；所述工控机(8)提供上位机界面，用于所述智能力觉感知模组的系统控制，工控机(8)内部包含力反馈控制算法和运动规划控制算法，能够实现快速精确的机械臂运动控制、轨迹复现和阻抗运动功能。

7.如权利要求5所述的一种智能力觉感知模组，其特征在于：所述力觉传感器采集卡(9)通过数据传输线获取力觉感知传感器(7)的实时数据信息，转换为六维力数据后发送至工控机(8)，工控机(8)通过特定网络端口将数据发送至机械臂进行运动控制。

8.一种智能力觉感知模组控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任意一项所述的一种智能力觉感知模组，包括如下步骤：

step1、系统安装：使用时首先将智能感知模组安装在机械臂末端，如需增加外部末端执行器，则将末端执行器安装在手持末端(4)底部；

step2、系统开启：打开工控机(8)中上位机界面，开启上位机系统，开始进行智能感知模组的系统控制和机械臂的运功控制；

step3、外力检测：使用者握住手持末端(4)或外部末端执行器，通过触控开关(3)打开力觉感知模组，此时灯带(5)指示智能力觉感知模组为闲置状态，力觉感知模组将实时检测手持末端(4)或外部末端执行器拖拽过程中外部施加的力觉信息，并反馈到控制模块；

step4、数据解析和运动控制：控制模块将接收到的力觉信息装换为六维力数据，与预期设定的力参考值进行比较，在符合参考值范围内的传感器力数据会按照一定的内部力反馈控制算法转换成机械臂执行的运动参数，形成检测-执行的闭环反馈，使机械臂按照拖拽外力所产生的运动趋势，做主动的柔顺运动，此时灯带(5)指示智能力觉感知模组为工作状态，同时智能力觉感知模组通过工控机(8)记录运动轨迹，机械臂依据记录的轨迹可实现轨迹复现和阻抗运动功能；

step5、功能控制：针对轨迹复现和阻抗运动功能，只需调整运动控制算法中力控相关参数，即可适应不同场景下的控制需求。

9.如权利要求8所述的一种智能力觉感知模组控制方法，其特征在于：所述灯带(5)通过颜色变化指示智能力觉感知模组的状态变化。