應(yīng)用于力反饋數(shù)據(jù)手套的新型磁流變阻尼器的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展,力反饋裝置已被廣泛應(yīng)用于遙操作、虛擬裝配、虛擬手術(shù)、醫(yī)療康復(fù)等各個(gè)領(lǐng)域。力反饋裝置能為操作者提供精確的力覺(jué)感知,能增強(qiáng)虛擬操作中的沉浸感,使操作者在遙操作中能精確控制遠(yuǎn)程機(jī)器人完成精細(xì)作業(yè)。目前已有的力反饋裝置多采用氣動(dòng)、液壓、電機(jī)、人工肌肉等主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式,在靈巧性、安全性和力覺(jué)再現(xiàn)的真實(shí)性等方面還存在不足。本課題的研究具有重要的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。數(shù)據(jù)手套是常用的人機(jī)交互設(shè)備,但大多不具有力反饋功能。而磁流變

2、液是一種新型液體智能材料,在一定強(qiáng)度的外加磁場(chǎng)作用下其流變學(xué)特性如屈服強(qiáng)度在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)將發(fā)生快速、連續(xù)、可逆變化。
　　 本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外力反饋裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié),提出了在數(shù)據(jù)手套上應(yīng)用磁流變阻尼器實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式力反饋的方案,具體研究?jī)?nèi)容包括：對(duì)磁流變液的磁流變機(jī)理和性能特點(diǎn)進(jìn)行了研究,詳細(xì)分析了圓盤(pán)式磁流變阻尼器的工作原理,并對(duì)其建立了數(shù)學(xué)模型,最后就該模型的理論分析進(jìn)行了公式推導(dǎo)；完成磁流變阻尼器的磁路設(shè)計(jì),通過(guò)

3、建立最佳的磁路結(jié)構(gòu),保證在工作間隙中產(chǎn)生指定的磁場(chǎng)強(qiáng)度。采用電磁場(chǎng)有限元法分析了工作間隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布,結(jié)果表明阻尼器的磁路設(shè)計(jì)是合理和有效的。；采用SolidWorks機(jī)械設(shè)計(jì)軟件完成磁流變阻尼器各零部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括轉(zhuǎn)動(dòng)部分、支承部分和聯(lián)接部分等；設(shè)計(jì)了用于調(diào)節(jié)磁流變阻尼器輸出力矩大小的數(shù)控電流源。實(shí)現(xiàn)了0mA～1000mA范圍內(nèi)恒定電流輸出的功能,具有較高的精度與穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的被動(dòng)式力反饋裝置具有良好