面向机械臂遥操作的虚拟人机交互系统设计

发布时间：2021-04-10 08:32

　　为提高空间站机械臂遥操作系统的精度和安全性,设计了一种基于混联式七自由度力反馈设备的虚拟人机交互系统。系统由力反馈设备、控制系统及虚拟场景构成,实现了三维平动自由度和三维转动自由度的机械解耦,并通过标定修正了存在误差的机械参数,可以对末端输出反馈力稳定控制。性能试验表明:系统可以在250 mm×250 mm×250 mm的空间内精确跟踪操作人员手部位置,位置精度达到0.6 mm;可提供最大15 N的力觉反馈;在虚拟夹物体试验中,有力反馈的人机交互系统比无力反馈系统的完成时间缩短了23%,损坏率降低了50%,提高了操作精度和夹取过程的安全性。 

【文章来源】：载人航天. 2020,26(03)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

y轴位置跟踪精度

z轴位置跟踪精度

混联式七自由度力反馈手控器的机械结构如图1所示,力反馈手控器由平行连杆结构、菱形拉伸结构、末端三维旋转手柄、支架、配重块、手指扳机结构、直流伺服电机及绝对值编码器组成。操作人员的手固定在末端手柄处,编码器实时采集手控器各个自由度的角度信息,并传递给系统控制箱;电机采用Maxon公司RE系列312970型稀有金属电刷直流电机,该型号电机具有良好静态性能以及散热能力,适用于低速大转矩的力反馈设备;配重块用于保持手控器平衡;手控器通过平行连杆结构、菱形拉伸结构和末端三维转动结构相串联,实现了三维平动自由度和三维转动自由度的机械解耦,降低了解算的复杂度和控制难度。混联式设计能够在较大的工作空间内保证足够的刚度以及输出能力。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3129318