磁流变线控转向力反馈装置的设计与优化

基于线控转向系统的要求,设计了一种利用转子周面和端面混合工作模式的磁流变力反馈装置。提出了昆合工作模式力矩模型及其磁路与结构设计方法,并运用有限元分析方法验证了理论设计方法的有效性。通过与周、端面单一模式对比分析表明,在产生相同力矩的情况下,混合模式可使结构更为紧凑;而为获得尽可能大的力矩,端面积与周面积比的合理范围在2~8之间。在特定条件下对装置进行优化的结果表明,混合模式力反馈装置能在质量较小的情况下,实现同等力矩要求的线控转向路感电机执行器的功能。

基于磁流变液的小型力反馈装置的设计①

针对现有力反馈装置安全性和灵巧性不足的问题，设计了一种适用于手指力反馈的小型三圆盘式磁流变液（MRF）执行器。导出了基于Bingham塑性模型的力矩公式，分析了MRF特性和执行器结构参数对力矩的影响。采用Maxwell软件对执行器进行了有限元分析。执行器的直径为32mm，高度为18mm，重120g，输入电流为1．2A时产生的力矩为260．7N·mm，达到了操作者抓取虚拟物体所需的抓取力。建立了不包含磁滞特性的二次多项式模型和适用于电流随机变化且包含磁滞特性的分段线性模型，当电流变化区间为0～1．2A和1．2～0A时，二次多项式模型的残余标准差分别为8．2N·mm和11．2N·mm，分段线性模型的残余标准差分别为5．9N·mm和6．2N·mm，分段线性模型的精度高。

一种线绳式力反馈装置的设计与实现

针对增强现实和遥操作技术的需要,设计了一套线绳-框架式力反馈装置。该装置通过8根线绳并联驱动,实现人手与增强现实环境的6自由度力觉交互。详细阐述其结构设计、位姿计算、反馈力分配、驱动单元与传感器单元的布置和控制系统设计等关键问题。通过虚拟墙碰撞实验的结果,表明该力反馈装置能实现真实的力觉临场感。

基于STM32的力觉反馈装置及用于主从遥操作实现

在遥操作系统中为了增强现实及实现本地力觉信号再现功能以提高精细化操作的目的,设计了用于人机交互功能的力反馈装置;该装置为单自由度结构,基于步进电机驱动;利用STM32微控制器采集触觉力信号以及关节位移信号,通过设计基于力误差的控制律调整位置变量实现输出力信号与标准力信号的匹配;为了验证该力反馈装置进行了标准力信号再现实验;并且利用该力反馈装置作为主机械手与单自由度从机械手搭建遥操作装置,进行了力、位置双边跟踪实验验证,实现了主、从机械手力、位置协同一致的目的。