基于磁流變的手控器力反饋技術(shù).pdf

1、力反饋技術(shù)是一種可以有效增強力覺人機交互效果的重要技術(shù)手段，廣泛活躍于工業(yè)、教育、醫(yī)學(xué)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(shù)正是因為采用了力反饋技術(shù)大大增強了給人帶來的沉浸感?，F(xiàn)在力反饋技術(shù)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(qū)動，少數(shù)采用氣壓驅(qū)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(yīng)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(yīng)使得磁流變液阻尼器成為非常具有前景的被動控制設(shè)備，也吸引眾多學(xué)者致力于基于磁流變液的力反饋技術(shù)的研究。
　　本文設(shè)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(qū)動力反饋設(shè)備存在的安全隱患。該力反饋系統(tǒng)在機械結(jié)構(gòu)上完成了對磁流變液阻尼器的設(shè)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(shè)計。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點如下:(1)設(shè)計了蛇形磁路多片式和多圓筒式兩種新型旋轉(zhuǎn)式磁流變液阻尼器。(2)并聯(lián)連桿結(jié)構(gòu)和菱形拉伸結(jié)構(gòu)串聯(lián)組成手控器的平動結(jié)構(gòu)，然后在其末端串聯(lián)轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)平動自由度和轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的執(zhí)行器。(4)將檢測控制軟件和虛擬場景軟件分開