一种三维力反馈手控器.pdf

《一种三维力反馈手控器.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第23卷第10期传感技术学报V01．23No．102010年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．2010AThree-DimensionalForceReflectingHandControllerWUJianfeng。SONGAiguo，HJianqing(Schoolof￡n‘meScienceandEngineering，SoutheastUniversity，NanJing210096，China)Abstract：Athree—dimensionalforcereflectinghandcontroller(3D

2、FRHC)hasbeendesignedforforcetactileper·ception．Theprincipleof3DFRHChasbeenintroducedandthecontrolcircuitofthe3DFRHChasbeende．signed．Threemotordriverswereusedtocontrolthetorqueoutput．Threemotoreneoderscanbeusedtoobtaincodeinformationgeneratedbymovementofhand．TheUSBinterfaceofC8051F340canf

3、acilitatethecommunica．tionofcontroldata，alsotwoFIFObuffersreducethecontrollergreal—timerequirementsgreatly．Infinal，avirtualenvironmentexperimentofelasticballmovementwithinlimitedspacehasbeenusedtoverifythefunctionofthe3DFRHC．Theresultsshowthatthe3DFRHCcanmeettherequirementofforcetactilep

4、erception．Keywords：handcontroller；forcefeedback；tactile；virtualrealityEEACC：7320G；7230doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．10．011一种三维力反馈手控器水吴剑锋，宋爱国，李建清(东南大学仪器科学与工程学院，南京210096)摘要：结合力触觉感知的需要，设计了一种具有三维力反馈的手控器。介绍了三维力反馈手控器的工作原理及其控制电路的设计，该手控器通过电机驱动器控制手控器的三维输出，通过电机编码器获取人手运动所产生的运动三维编码信息，采用C8051F340

5、的USB接口以方便上下行控制数据的通信，采用上、下行FIFO输入输出缓冲器以降低对控制器的实时性要求。最后设计了虚拟环境有限空间弹性球运动实验进行功能验证，并对所设计的手控器样机进行了性能测试。结果表明，所设计的手控器控制电路满足了手控器力反馈控制的需要，性能良好。关键词：手控器；力反馈；触觉；虚拟现实中图分类号：TP212．9；TP242．6文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)10—1417-04在人与周围的世界相互作用中，触觉是仅次于触觉感知装置¨J、气囊式柔性触觉感知装置]、电视觉的重要的感觉，其中力触觉是可以通过关节和刺激式触觉感知装置』，它们

6、主要是接触状态和物肌肉得到的运动知觉，这种知觉能提供力、速度、位体形状的感知装置，功能都较为单一。手控器作为移等信息。力触觉在现实中运用非常广泛，在医疗、人机交互的关键设备而被广泛研究。，其可以模商业、教育、娱乐、军事方面都可以有相当大的运用拟与从机械手相作用的真实世界的一些力学特性，前景。力触觉感知装置能与视觉显示设备相配合，如重量、硬度、纹理、柔顺性等，因此手控器对复合触构建力觉感知虚拟环境交互仿真实验平台，为人类觉感知装置的研制具有重要的意义¨。提供力触觉本文设计了一种具有USB接口的三维力反馈感知训练，也可以与远程装置相配合，帮助人类手控器，可实现物体形状触觉和

7、柔性触觉感知再现，实现远程未知环境的有效感知。因此对力触觉感知为触觉感知装置提供一种新的解决方案。装置的研究非常有必要。1三维力反馈手控器硬件设计目前，国内外对触觉感知装置的研究已取得一定的进展。现有的触觉感知装置主要有阵列式形状三维力反馈手控器示意图如图1所示。三维项目来源：国家“863”高技术研究发展计划资助(2009AA01Z314；2009AA01Z311)收稿日期：2010—04—20修改日期：2010—05—311418传感技术学报第23卷力反馈手控器由操作手柄、XYZ三轴机械机构、直前的原始信号状态，AB表示当前的信号状态，