基于磁场力的力反馈数据手套机械制动装置的设计.pdf

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1、·电气与自动化·张锐，等·基于磁场力的力反馈数据手套机械制动装置的设计基于磁场力的力反馈数据手套机械制动装置的设计张锐，高龙琴，王平(扬州大学机械工程学院，江苏扬州225000)摘要：根据基于磁场力力反馈数据手套力反馈装置的设计要求，需要其活动部分在导管中任意位置的止动，在分析传统机械制动机构的基础上，构思设计了一种通过电磁铁制动的装置。利用电磁铁磁力计算的传统经验公式法对制动装置进行受力分析，对其进行结构设计，实验数据表明该制动装置可以达到5N的反馈力制动。关键词：电磁铁；力反馈；制动；磁力中图分类号：TH12文献标志码

2、：B文章编号：1671—5276(2012)04-0209-03ResearchonMechanicalBrakingSystemsofForceFeedbackDatagloveBasedonElectricMagnetZHANGRui，GAOLon—qin，WANGPin(YangzhouUniversityMechanicalEngineeringInstitute，Yangzhou225000，China)Abstract：Whentheforcefeedbackdatagloveisdesignedbasedon

3、electricmagnet，theelectricmagnetshouldbebrokenallovertheplaceofthetube．Baseontheresearchontraditionalmechanicalbarkingsystem，thispaperconceivesthattheordinaryelectricmagnetisusedtobreakit，researchesonitsstructureandusessomeengineeringempiricalformulatoworkouttheel

4、ectricmagnetforce．Theresultisthatthebrakingsystemcangive5N~edbackforcetothedataglovebasedontheelectricmagnet．Keywords：electricmagnet；forcefeedback；brake；electricmagnetforce为了实现密封，难以实现小摩擦甚至零摩擦；3)安全性能0引言差。本文用磁场力作为力反馈的力觉再现方式，做一些尝试性研究。在二三维虚拟环境下进行虚拟制造(VM)是当今制造业发展的趋势。数据

5、手套是实现虚拟现实技术的交互设备之1制动装置的结构设计与受力分析一，数据手套是手套式传感器系统，通过数据手套可以跟踪操作者灵活多变的手势及空间方位，将操作者的位置和方在对现有力觉再现方法综合分析的基础上，将磁场力向输入到计算机。一个“完美”的虚拟现实系统不但应该机理引入到力觉再现中来。研究一种新型数据手套力反馈拥有良好的视觉接口和听觉接口，还必须具有良好的力觉装置。利用磁力作为力觉来源，克服现有的一些力觉再现接触交互接口。力觉接触交互接口很多，而具有力觉反馈装置中摩擦力的影响，工作电压低，使用安全。采用电磁铁的数据手套则是

6、实现人机接触交互的理想接口装置之实现力反馈可以满足这一需求的原理是：当力反馈数据手⋯一套没有接受到反馈信号时，手指可自由地伸展和弯曲运动，。所谓力反馈数据手套就是在传统数据手套上设置力反馈装置，当操作者戴上这种力反馈数据手套抓取虚拟如图1。电磁铁跟随手指在套筒中自由地运动，所受的摩擦力很小。当力反馈数据手套接收到反馈信号时，电磁铁物体时，力反馈装置根据远程机械手传递回来的力信号产生一个阻尼力，阻止手指作进一步的抓握运动，此时，这个不仅实现制动，而且提供一个反馈力，力的大小可以通过调阻尼力的大小和方向将与真实物体存在时对手指

7、产生的作节电流的大小而改变，可与机械手所受力成一定比例。用力的大小和方向相同，感觉好像抓握了真实物体一样。近年来，日本田中设计了由波纹管驱动的fluidpower力反馈装glove；美国Burdea设计了由4个微型气缸作为驱动器的Rutgersmasterglove；东南大学设计了基于磁流变液的力反馈数据手套；南京理工大学研究了基于气动人工肌肉力反馈数据手套J。目前现有的力觉再现实现方法主要存在以下问题：1)因为大多采用电动机、气动、液图1力反馈数据手套应用示意图压，造成体积过于庞大；2)摩擦力大，如气动、液压驱动，基金项

8、目：远程测控技术江苏省重点实验室开放基金资助(编号：YCCK200902)作者简介：张锐(1975一)，男，江苏扬州人，硕士研究生，主要研究测试与控制技术。MachineBuilding8Automation，Jun2012，41(4)：209～211，214·电气与自动化·张锐，等·基于磁场力的力反馈