并聯(lián)力反饋手控器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)與遙操作技術(shù)的不斷發(fā)展，人機(jī)交互已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。人機(jī)交互方式已經(jīng)逐漸從傳統(tǒng)的視覺(jué)、聲覺(jué)交互方式向觸覺(jué)、力覺(jué)等交互方式進(jìn)行延伸。其中，力覺(jué)交互方式因?yàn)槠渌哂休^好的臨場(chǎng)感效果而得到廣泛的研究與應(yīng)用，力反饋手控器就是一種力覺(jué)交互式控制器，它能夠與從端建立起位置或速度與力的雙向伺服控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使操作者在控制從端的同時(shí)較為真實(shí)地感受到從端的力信息以輔助其決策與操作,是目前遙操作研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
　　本文文中著眼

2、于主-從遙操作系統(tǒng)，基于Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種帶力反饋功能的三自由度手控器，展開了結(jié)構(gòu)與電氣部分設(shè)計(jì)和相關(guān)應(yīng)用研究。在對(duì)力反饋手控器主要原理進(jìn)行分析后，以功能為導(dǎo)向分別研究并實(shí)現(xiàn)了手控器的運(yùn)動(dòng)學(xué)控制功能及力反饋輸出功能，并建立了相關(guān)試驗(yàn)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行了功能的驗(yàn)證。在運(yùn)動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)上，首先通過(guò)STM32微控制器的定時(shí)器接口實(shí)現(xiàn)了正交光電編碼器的角度測(cè)量，然后分析了力反饋手控器的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，并最終實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制功能。在力反饋輸出功能

3、上，通過(guò)對(duì)直流電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)原理的分析設(shè)計(jì)了直流電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)器及其電樞電流檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，然后對(duì)手控器進(jìn)行了靜力學(xué)分析，并最終實(shí)現(xiàn)了力反饋手控器的力反饋輸出功能。
　　為了驗(yàn)證力反饋手控器的功能并進(jìn)行應(yīng)用研究，搭建了不同的試驗(yàn)場(chǎng)景。通過(guò)對(duì)一個(gè)三自由度模型機(jī)械臂進(jìn)行的直接運(yùn)動(dòng)控制，基本驗(yàn)證了手控器的運(yùn)動(dòng)控制功能；在CHAI3D環(huán)境下開發(fā)了力反饋手控器虛擬試驗(yàn)平臺(tái)，運(yùn)用手控器控制虛擬對(duì)象移動(dòng)并將虛擬場(chǎng)景中仿真的力信息實(shí)