磁流变液装置及其在力反馈数据手套中的应用

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1、http://www.paper.edu.cnMagnetorheologicalFluidDevicesAndTheirApplicationsInForceFeedbackDatagloveZhengShuihua，WANGAimin，DaiJinqiao(Dept.ofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Onthebaseofthetraditionaldataglove,thispapermakesuseoftheforcecharacteristicof

2、magnetorheologicalfluiddesignsanewdataglovewhichhasthecapabilityofforcefeedback.TheKeycomponentofthenoveldatagloveistheStiffnessControllableUnit（SCU）.Theprinciple,structureandcircuitoftheSCUarepresentedindetailinthepaper.Combiningwithgraphicsimulation,theoperatorcancontroltheactionofrobotandfeelt

3、heactualforceexertedbytheenvironmentinthetelemanipulation.keywords:MagnetorheologicalFluid;DataGlove;ForceFeedback;Telemanipulation磁流变液装置及其在力反馈数据手套中的应用郑水华，王爱民，戴金桥（东南大学仪器科学与工程系，南京市210096）摘要：在传统数据手套的基础上，利用磁流变液这种智能材料的力学性能，设计了一种带力反馈功能的新型数据手套，该新型力再现数据手套的核心部件硬度可控装置，文中对硬度可控装置的原理、结构和控制电路等进行了详细的阐述。在机器人遥操作

4、中，利用这种新型数据手套结合图形仿真，操作者能够在本地虚拟环境中，充分掌握远地机器人与真实环境之间相互作用的关系，实现良好的力觉临场感。关键词：磁流变液；数据手套；力反馈；遥操作在航空航天、深海作业、核工业等复杂、不数据手套作为一种遥操作设备，主要功能是确定或不可接近的环境中，需要使用机器人进行帮助操作者借助于视觉反馈来实现对远程机器作业。由于机器人技术水平的制约，大部分任务人多指灵巧手的精确控制。这样即可以发挥机器无法自主完成，往往需要操作人员进行远程监人的自主决策能力，又可以发挥操作者的智能与[1]控。借助于视觉、力（触）觉反馈，操作者可以关键决策能力。传统的数据手套一般都能够比利用

5、遥错作设备实现对远程机器人的精确控制。较准确的测量各个手指关节的转角和手指之间的夹角，进而根据测量得到的数据对远程机器人基金项目：国家973高技术项目资助（2002CB312102）多指灵巧手的抓取动作进行控制。然而，操作者作者简介：郑水华（1978-），男，硕士研究生，主要研无法通过视觉反馈或数据手套来感知抓取物体究方向为测控技术与智能系统，radriano@sina.com.cn的力度，从而增加了远程机械手完成任务的难王爱民：男，副教授，硕士生导师，wangam@seu.deu.cn1http://www.paper.edu.cn度，对于某些精细任务甚至无法完成。为了克服传统数据手套

6、无法感知抓取物体的力度这一缺点，实现对远程机械手有效、精确的控制，实现人机交互协调控制，本文在美国VTI公司生产、带18个传感器CyberGlove数据[2]手套的基础上，利用新型智能材料磁流变液的特殊力学性能，设计出一种具有力觉反馈功能的新型数据手套。1磁流变液概况图1手指抓取物体示意图2.2具有力反馈功能数据手套原理智能材料及器件是当今高技术信息材料研[3]究的重要方向之一。磁流变液是一种智能材带力反馈功能的数据手套在传统数据手套料。1948年美国人Rabinow最早发明了磁流变的基础上加装了力反馈设备。这个力反馈设备的液，但在随后的几十年里，对磁流变液的研究一主要功能就是对人的手指

7、关节施加一个与TIP大[4]直处于停滞状态，很少有人注意到它的存在。小相等、方向相反的力矩，表示为F×L。当操直到1990年后，由于在电流变液研究领域遭遇作者戴上这种数据手套抓取虚拟物体时，力反馈瓶颈，磁流变液才重新引起了研究者们的兴趣，设备会根据远程机械手传递回来的控制信号产尤其是近几年来，随着国际上召开的3届电流变生使手指向外运动的力F，这个力的大小和方向液与磁流变液研讨会，更是促进了磁流变液的研将与真实物体存在时对手指产生的作