基于智能材料的力%2f触觉反馈数据手套研制

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1、东南大学硕士学位论文基于智能材料的力/触觉反馈数据手套研制姓名：郑水华申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：王爱民20070401摘要l临场感技术是人机交互的核心，它通过传感器取得远处从机械手与环境的各种信息，包括视觉、力觉、触觉、运动觉信息，并反馈到本地操作者处，由相应装置将这些信息再现给操作者，使操作者产生身临其境的感觉，有效地完成作业任务。力，触觉临场感技术是l临场感技术领域的重要组成部分，对遥作业任务的完成有着极其重要的意义。而有效的力／触觉反馈装置是实现力／触觉临场感的技

2、术关键，是激励人的力／触觉的人机接口装置。本文结合国家973项目“虚拟环境感知信息台成理论和方法”，对遥操作机器人作业系统进行了研究，研制了基丁电流变、磁流变效应的力，触觉反馈装置，并对其进行了理论分析和实验研究。第一章概述了研究力反馈装置的必要性，并且阐述了本课题所要完成的几部分j二作。第二章介绍了遥操作机器人系统实验演示平台、用于安装本文设计的数据手套和外购的六自由度三维跟踪仪。第三章在了解电流变液以及电流变效应的基础上，详细阐述了基于电流变液力反馈装置的设计方法，包括装置原理，装置结构和装

3、置控制方法等。第四章介绍了磁流变液以及磁流变效应，并在此基础上详细阐述了基于磁流变液力反馈装置的设计方法，包括磁流变液器什的工作模式，力反馈用磁流变液的特殊要求，力反馈装置的工作原理，力反馈装置的参数设计，力反馈装置的磁路设计，力反馈装置的结构设计以及力反馈装置的控制。第五章介绍了电磁场基本理论以及电磁场有限元分析方法，并且通过Ansoft软件的Maxwell2D软件模块对设计山来的基于磁流变液力反馈装置进行分析、仿真。第六章首先选用清华大学智能材料实验室配置的电流变液，对基丁二电流变液力反馈装

4、置进行了准静力实验，分析了实验结果：然后选用重庆仪表材料研究所的磁流变液，对基丁．磁流变液力反馈装置进行准静力实验，分析了实验结果。最后将基于磁流变液力反馈装置安装于数据手套上并集成到了远程操作机器人实验演示平台中，对力反馈装置进行了力跟踪实验。关键词：力觉反馈；智能材料；数据手套；电磁场有限元分析；遥操作机器人AbstractTeleprcsencejsthecoreofhuman-machineinteraction．Inateleoperationsystemwithtelepresenc

5、e,informationincludingvision，force，tactility,motionoftheremoteslaverobotanditsenvironmentareredisplayedatthelocaloperatorside，theoperatorwillfeellikebeingintherealenvironmentoftheremoteslaverobot,sothathecanperformtelemanipulationtaskeffective啊Force／

6、tactiletelepresencetechniqueisoneofthemajorformsoftelepreseneetechnologies．Itisveryimportantinimplementingtheremotetask．Thekeytechniquetorealizehapticsisthedesignofahapticdevicewhichsimulatesthehuman．Inthispaper,weworkonremoteteleoperationroboticssys

7、tem，whichisassignedbythe973project．WedevelopElectrorheologicalfluidsandMagnetorheoligicalfluidsbasedhaptieinterfacesrespectively．Analysisofthefeedbackforceisintroducedandfinally,anexperimentisdoneontheinterfaee．Thenecessaryoftheforcefeedbackinterface

8、ispresentedinthechapterone，soasthecomponentsofthepaper．Theexperimentdemonstrationoftheteleoperationroboticsystemisintroducedinthechaptertwo，thedatagloveonwhichthedevelopedforcefeedbackinterfacewillmountedandtheoutsourcing6doftrackingdevicearealsointr