面向空间机械臂操作的力反馈手柄设计

发布时间：2021-07-05 15:59

　　针对我国空间站建设中对空间机械臂操作控制的应用需求,文章对空间机械臂操控手柄的机构和控制方法进行了分析,设计了一种三自由度力反馈手柄。该手柄以球面并行机构为依托,通过对机构关键参数的分析完成手柄构型设计;通过对电机力矩的调节,将机械臂与环境交互的力/力矩信息再现并作用于航天员的手部。该手柄设计将力反馈技术引入到空间机械臂的操作中,增加了航天员通过力交互的方式感知机械臂状态。试验结果表明,力反馈手柄能较好地辅助航天员操控空间机械臂,提高了空间机械臂执行任务时的操作效率。 

【文章来源】：航天器工程. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

手柄模拟任务完成的时间

三自由度力反馈手柄作为航天员与机械臂之间一个重要的人机接口,主要用来实现对机械臂单关节、肘部相机云台及末端执行器的操作。图1为手柄系统方案框图,包括控制单元、电机、光编及手柄机构。操作者通过操作手柄末端来施加运动,角位移传感器检测到运动信息,将信息传输到控制单元,控制单元操作空间机械臂按照一定的运动规律实现对末端执行器的位置与姿态调节;同时,末端执行器的状态特征通过控制器解算,将反馈力特征转化为手柄内电机的驱动信号,电机输出反馈力矩通过手柄作用在人手上。2 手柄系统中的机构设计

球面并联机构具有3个转动自由度,由静平台、动平台和3条运动支链组成,每条支链由2个连杆和3个转动副组成,3条运动支链相同。静平台即为机架,控制其运动的电机与光编可安装于机架上,动平台通常与操作手柄相连,由操作者手持带动其运动。如图2所示,动平台可以绕铰链中心O点三维转动,具有较小的工作空间,很高的稳定性、刚度、承载力,而且惯量小,动力特性好,能很好地满足空间特殊环境的应用需求。2.2 构型分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3266381