基于電刺激的機(jī)器人觸覺臨場感再現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、觸覺臨場感是臨場感技術(shù)主要的形式之一，是遙控機(jī)器人接觸性作業(yè)的保障。在觸覺臨場感系統(tǒng)中，操作者接受遙遠(yuǎn)工作站的觸覺傳感信息，立即獲得現(xiàn)場的總體印象，好象在現(xiàn)場直接控制一樣。具有觸覺傳感和反饋的遙控作業(yè)系統(tǒng)能有效地增強(qiáng)操作者對遠(yuǎn)地從機(jī)械手與物體接觸情況的感知，從而能很快而又準(zhǔn)確地完成操作任務(wù)，特別是在完成跟蹤抓取、精細(xì)操作等任務(wù)，以及存在無照明、狹窄空間等視覺障礙時，直接決定了遙控操作系統(tǒng)的操作性能。 本文是結(jié)合國家863高技術(shù)智

2、能機(jī)器人傳感器實(shí)驗(yàn)室資助課題“具有簡單作業(yè)能力的5自由度力／觸覺臨場感實(shí)驗(yàn)裝置研究”課題而進(jìn)行的基于電觸覺的臨場感理論與實(shí)驗(yàn)的研究。電觸覺之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，其本質(zhì)原因是因?yàn)殡娪|覺再現(xiàn)裝置生成的脈沖電流作用于人體后，人體的感官受到刺激，從而產(chǎn)生被接觸的感覺，論文在分析了細(xì)胞的興奮性、生物電現(xiàn)象及肌體感覺機(jī)能對電流刺激的Ⅱ向應(yīng)之后，洋細(xì)闡述了電刺激下機(jī)器人觸覺臨場感再現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 為使操作者獲得滿意舒服的觸覺再現(xiàn)效果，論文研究了電觸

3、覺再現(xiàn)方式下電流刺激對人體生理環(huán)境的影響，據(jù)此提出了基于微循環(huán)測量的觸覺感知度測量方法。論文給出了采用測得的觸覺感知度信息作為反饋信號的刺激電流控制策略，實(shí)驗(yàn)中，只要測出電刺激下人體的觸覺感知度即人體感官感覺到的電觸覺的強(qiáng)弱程度，并將測得的參數(shù)反饋至刺激電流的控制部分，那么就可以采用自動調(diào)節(jié)的方式對刺激電流快速地進(jìn)行在線調(diào)整，使操作者的觸覺感知有效、舒服且不出現(xiàn)刺痛感。 論文采用電觸覺來實(shí)現(xiàn)食指指端、拇指指端的觸覺反饋，并詳細(xì)

4、介紹了一套實(shí)用的指端觸覺臨場感反饋裝置的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)原理。該裝置可以適用于操作者，任何氣候狀況，觸覺再現(xiàn)明顯且安全可靠。通過人機(jī)界面對裝置進(jìn)行控制，可以方便地確定刺激脈沖的電流強(qiáng)度。論文借助指端電觸覺再現(xiàn)裝置，對刺激電流波形的極性、脈沖寬度以及脈沖重復(fù)率和電刺激效果之間的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，指出采用正向、脈沖寬度窄且脈沖重復(fù)率不高的刺激電流波形可獲得較好的電觸覺效果。 機(jī)器人觸覺傳感器是機(jī)器人獲取環(huán)境信息的重要途徑。智能機(jī)器人的發(fā)

5、展對傳感器提出了更高的技術(shù)要求，觸覺傳感器的研究是智能機(jī)器人感知系統(tǒng)最需解決的問題和研究重點(diǎn)之一。針對機(jī)器人柔順抓握與穩(wěn)定操作，論文提出了一種具有高分辨力，體積小、成本低，且能夠抗電場和磁場干擾的薄型光纖柔順觸覺傳感器設(shè)計方案。論文還指出了觸覺傳感器的進(jìn)一步研究和發(fā)展方向。 為進(jìn)一步提高電觸覺再現(xiàn)的效果，針對現(xiàn)有電觸覺再現(xiàn)裝置存在的問題，提出了一種背指式指端電觸覺再現(xiàn)裝置的實(shí)現(xiàn)方案，并給出了兩個相應(yīng)的評價指標(biāo)函數(shù)。針對電觸覺再現(xiàn)中的干擾