基于磁流變的手控器力反饋技術.pdf

1、力反饋技術是一種可以有效增強力覺人機交互效果的重要技術手段，廣泛活躍于工業(yè)、教育、醫(yī)學等各行各業(yè)。遙操作機器人以及非常熱門的虛擬現(xiàn)實(VR)技術正是因為采用了力反饋技術大大增強了給人帶來的沉浸感。現(xiàn)在力反饋技術研究的重點便是針對手控器的研究。手控器是人們感知操作環(huán)境、控制遙操作機器人的媒介。通過分析國內(nèi)外手控器的研究現(xiàn)狀可知，現(xiàn)有的手控器絕大部分采用電機驅動，少數(shù)采用氣壓驅動。但是現(xiàn)有的手控器在安全性和穩(wěn)定性方面存在著不足。磁流變液是一

2、種具有重要工程應用價值以及廣闊發(fā)展前景的新型液體智能材料，磁流變液特殊的流變效應使得磁流變液阻尼器成為非常具有前景的被動控制設備，也吸引眾多學者致力于基于磁流變液的力反饋技術的研究。
　　本文設計了一套基于磁流變液的7自由度手控器力反饋系統(tǒng)，減少了純電機驅動力反饋設備存在的安全隱患。該力反饋系統(tǒng)在機械結構上完成了對磁流變液阻尼器的設計;在硬件電路上完成了對手控器各自由度角度信息的采集、對力反饋執(zhí)行器的控制以及與上位機之間的通信;在

3、軟件系統(tǒng)上完成了檢測控制軟件和虛擬場景軟件的設計。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:(1)設計了蛇形磁路多片式和多圓筒式兩種新型旋轉式磁流變液阻尼器。(2)并聯(lián)連桿結構和菱形拉伸結構串聯(lián)組成手控器的平動結構，然后在其末端串聯(lián)轉動結構來實現(xiàn)平動自由度和轉動自由度的解耦。(3)手控器的力反饋執(zhí)行器共有兩種，其中直流電機是平動結構和手指力反饋裝置的執(zhí)行器，而多圓筒式磁流變液阻尼器是轉動結構的執(zhí)行器。(4)將檢測控制軟件和虛擬場景軟件分開