基于電磁力的力反饋數(shù)據(jù)手套的研究.pdf

1、遙操作機(jī)器人系統(tǒng)是多年研究全自主式機(jī)器人并且經(jīng)歷了若干次失敗之后提出的一種具有實(shí)用意義的機(jī)器人方案。作為一種遙操作設(shè)備，數(shù)據(jù)手套是目前常用的人機(jī)交互的手段之一，數(shù)據(jù)手套的主要作用是為了幫助操作者根據(jù)反饋信息對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行遙操作。
　　 目前大多數(shù)據(jù)手套不具備力反饋功能，文中分析了現(xiàn)有很少的幾種力反饋數(shù)據(jù)手套的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)它們性能不盡理想，在此基礎(chǔ)上研制了一種基于磁場(chǎng)力的力反饋數(shù)據(jù)手套，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，工作電壓低，使用安全

2、，便于控制。該數(shù)據(jù)手套可以通過(guò)改變電流的大小提供與機(jī)械手力大小成比例的反饋力，并且自由地進(jìn)行手指彎曲運(yùn)動(dòng)，使其能夠廣泛應(yīng)用于遙操作領(lǐng)域。
　　 本文首先介紹數(shù)據(jù)手套的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力反饋原理。它像一副手套似的戴在操作者的手上，整體結(jié)構(gòu)包括一個(gè)平臺(tái)，上面架著五個(gè)套筒，這個(gè)平臺(tái)與手套相連，手套尺寸允許不同的用戶(hù)作相應(yīng)的調(diào)整。力覺(jué)反饋裝置的力反饋原理是利用兩個(gè)垂直配置的電磁鐵相互配合提供反饋力，當(dāng)沒(méi)有接收到反饋信號(hào)時(shí)，手指可以自由運(yùn)動(dòng)

3、，當(dāng)接收到反饋信號(hào)時(shí)，豎直方向的電磁鐵吸合，依靠可動(dòng)鐵心和套筒內(nèi)壁的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，水平方向的電磁鐵產(chǎn)生電磁力，提供反饋力。在簡(jiǎn)化人手模型的基礎(chǔ)上，對(duì)手指和數(shù)據(jù)手套進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和靜力學(xué)分析，推導(dǎo)出了手指位置與力反饋裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，為數(shù)據(jù)手套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、力反饋控制提供了理論依據(jù)。
　　 其次介紹了推拉式電磁鐵的原理、型號(hào)和參數(shù)等相關(guān)特性。利用電磁力的工程計(jì)算方法中的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行電磁力的計(jì)算，從理論上對(duì)電磁鐵的可動(dòng)鐵心在不同行