基于三平動(dòng)自由度并聯(lián)力覺主手的通用力感模型研究.pdf

1、近年來，主操作手（主手）的力（力矩）反饋技術(shù)正逐漸成為決定主從控制遙操作機(jī)器人精確性以及可靠性的一個(gè)關(guān)鍵性因素。相對(duì)于視覺臨場感與聽覺臨場感，由于對(duì)力覺主手的力反饋算法的研究相對(duì)較少，進(jìn)而導(dǎo)致主手的力覺臨場感技術(shù)發(fā)展相對(duì)較為滯后，故對(duì)力（力矩）反饋型主手的力感覺算法以及通用力感模型進(jìn)行研究必將對(duì)臨場感技術(shù)以及主從遙操作機(jī)器人系統(tǒng)自身的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
　　本文結(jié)合國內(nèi)外的串聯(lián)、并聯(lián)型力覺主手力（力矩）反饋技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以

2、3-RUU并聯(lián)力覺主手為例，分別建立了考慮各個(gè)連桿重力條件下的靜態(tài)力感模型（靜力學(xué)）與動(dòng)態(tài)力感模型（動(dòng)力學(xué)）。此外，基于上述3-RUU力覺主手靜態(tài)力感模型各部分物理意義的進(jìn)一步分析，提出一種用于3平動(dòng)自由度并聯(lián)力反饋主手力感模型分析的新方法“非對(duì)稱質(zhì)量分配法”，并給出了各個(gè)桿件以及動(dòng)平臺(tái)重力對(duì)主動(dòng)關(guān)節(jié)力矩的重力影響系數(shù)矩陣，進(jìn)而建立了一種通用的靜態(tài)力感模型。本文的主要工作內(nèi)容安排如下：
　　首先，基于分析力學(xué)理論，通過對(duì)3-RUU

3、并聯(lián)主手各個(gè)桿件進(jìn)行受力分析，建立了該力覺主手低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的靜態(tài)力感模型；接著，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)其進(jìn)行了靜力學(xué)仿真驗(yàn)證。為充分考慮摩擦力對(duì)力反饋精度的影響，運(yùn)用ADAMS軟件進(jìn)行了考慮各關(guān)節(jié)摩擦條件下的靜力學(xué)仿真，并得到了在螺旋線軌跡下兩者的力矩誤差值。
　　其次，基于動(dòng)力學(xué)普遍方程理論以及Lagrange方程，求得了3-RUU力覺主手高速運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)態(tài)力感模型，并運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)平臺(tái)給定運(yùn)動(dòng)

4、軌跡條件下的動(dòng)力學(xué)仿真驗(yàn)證；此外，求得了在給定軌跡條件下靜態(tài)力感模型與動(dòng)態(tài)力感模型之間的力矩誤差以及力矩誤差百分比。
　　接著，通過對(duì)3-RUU力覺主手的靜態(tài)力感模型各個(gè)部分物理意義的進(jìn)一步分析，提出了用于3平動(dòng)自由度并聯(lián)力覺主手的力感分析方法“非對(duì)稱質(zhì)量分配法”，進(jìn)而建立了一種通用力感模型。考慮到上述方法與主手的鉸鏈聯(lián)接無關(guān)，故可用于其他同類的力覺主手。
　　最后，以一種類似于Omega.3的并聯(lián)力覺主手樣機(jī)為例，對(duì)其進(jìn)行