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1. (WO2019024576) STRUCTURE AND METHOD FOR CONTROLLING RESTORING FORCE OF THREE-DIMENSIONAL FORCE FEEDBACK HANDLE BASED ON FORCE/TORQUE SENSOR
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Pub. No.: WO/2019/024576 International Application No.: PCT/CN2018/088076
Publication Date: 07.02.2019 International Filing Date: 23.05.2018
IPC:
G01L 5/22 (2006.01) ,G05B 11/42 (2006.01)
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
L
MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
5
Apparatus for, or methods of, measuring force, e.g. due to impact, work, mechanical power, or torque, adapted for special purposes
22
for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
G PHYSICS
05
CONTROLLING; REGULATING
B
CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
11
Automatic controllers
01
electric
36
with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
42
for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P. I., P. I. D.
Applicants:
东南大学 SOUTHEAST UNIVERSITY [CN/CN]; 中国江苏省南京市 江宁区东南大学路2号 No. 2, Southeast University Road, Jiangning District Nanjing, Jiangsu 211189, CN
Inventors:
宋爱国 SONG, Aiguo; CN
林珍 LIN, Zhen; CN
李会军 LI, Huijun; CN
曾洪 ZENG, Hong; CN
徐宝国 XU, Baoguo; CN
朱利丰 ZHU, Lifeng; CN
Agent:
南京瑞弘专利商标事务所（普通合伙） NANJING RUIHONG PATENT & TRADEMARK AGENCY (ORDINARY PARTNERSHIP); 中国江苏省南京市 玄武区龙蟠路155号3幢411室 Room 411, Building 3, No. 155 Long Pan Road, Xuanwu District Nanjing, Jiangsu 210000, CN
Priority Data:
201710638754.331.07.2017CN
Title (EN) STRUCTURE AND METHOD FOR CONTROLLING RESTORING FORCE OF THREE-DIMENSIONAL FORCE FEEDBACK HANDLE BASED ON FORCE/TORQUE SENSOR
(FR) STRUCTURE ET PROCÉDÉ POUR COMMANDER LA FORCE DE RAPPEL D'UNE POIGNÉE À RÉTROACTION DE FORCE TRIDIMENSIONNELLE SUR LA BASE D'UN CAPTEUR DE FORCE/COUPLE
(ZH) 基于力/力矩传感器的三维力反馈手柄回复力控制结构及方法
Abstract:
(EN) A structure for controlling restoring force of a three-dimensional force feedback handle based on a force/torque sensor, comprising a base plate (1), mounting brackets (2) on two sides, triangle plate ribs (3), a Y-axis motor (4), an X-axis motor (5), an inner frame (6), a three-dimensional force sensor (7), a tension spring (8), a Z-axis motor (9), a counterweight mechanism (10), a torsion spring (11), a torque sensor (12), and a handle knob (13). Also provided is a method for controlling restoring force of a three-dimensional force feedback handle based on a force/torque sensor, comprising the following steps: the three-dimensional force sensor (7) and the torque sensor (12) detect the restoring force of a force feedback handle in three directions in real time; use the difference between the expected restoring force input by a user currently and the current restoring force output of the handle at each degree of freedom as input of a PID controller; in the adjusting process, quickly adjust the current restoring force output by using all links to enable the restoring force output of the handle to track an expected input value; and if the current restoring force output value of the handle is consistent with the expected input value, the restoring force of the handle can be stably tracked and input. The control structure is simple, and the restoring force of the handle is controlled in real time and stably by means of PID adjustment.
(FR) L'invention concerne une structure pour commander la force de rappel d'une poignée à rétroaction de force tridimensionnelle sur la base d'un capteur de force/couple, comprenant une plaque de base (1), des supports de montage (2) sur deux côtés, des nervures (3) de plaque triangulaire, un moteur d'axe Y (4), un moteur d'axe X (5), un cadre interne (6), un capteur de force tridimensionnelle (7), un ressort de tension (8), un moteur d'axe Z (9), un mécanisme de contrepoids (10), un ressort de torsion (11), un capteur de couple (12) et un bouton (13) de poignée. L'invention concerne également un procédé de commande de la force de rappel d'une poignée à rétroaction de force tridimensionnelle sur la base d'un capteur de force/couple, comprenant les étapes suivantes : le capteur de force tridimensionnelle (7) et le capteur de couple (12) détectent la force de rappel d'une poignée à rétroaction de force dans trois directions en temps réel ; ils utilisent la différence entre la force de rappel attendue actuellement entrée par un utilisateur et la sortie de force de rappel actuelle de la poignée à chaque degré de liberté en tant qu'entrée d'un contrôleur PID ; dans le processus de réglage, ils ajustent rapidement la sortie de force de restauration actuelle en utilisant toutes les liaisons pour permettre que la sortie de force de rappel de la poignée suive une valeur d'entrée attendue ; et si la valeur de sortie de force de rappel actuelle de la poignée est cohérente avec la valeur d'entrée attendue, la force de rappel de la poignée peut être suivie et entrée de manière stable. La structure de commande est simple, et la force de rappel de la poignée est commandée en temps réel et de manière stable au moyen d'un ajustement PID.
(ZH) 一种基于力/力矩传感器的三维力反馈手柄回复力控制结构，包括底板（1）、两侧固定架（2）、三角板筋（3）、Y轴电机（4）、X轴电机（5）、内框（6）、三维力传感器（7）、拉伸弹簧（8）、Z轴电机（9）、配重机构（10）、扭转弹簧（11）、力矩传感器（12）和手柄把手（13）。还提供一种基于力/力矩传感器的三维力反馈手柄回复力控制方法，包括如下步骤：三维力传感器（7）和扭矩传感器（12）对力反馈手柄三个方向上的回复力实时检测；将当前用户输入期望回复力与当前手柄各自由度回复力输出差值作为PID控制器的输入；在调节过程中，利用各个环节对当前回复力输出迅速调整，使得手柄回复力输出跟踪期望输入值；若当前的手柄回复力输出值与期望输入值一致时，将实现手柄回复力稳定跟踪输入。控制结构简单，采用PID调节方式实时稳定控制手柄的回复力大小。
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Publication Language: Chinese (ZH)
Filing Language: Chinese (ZH)