遙操作工程機器人運動覺提示平臺的設計與實現(xiàn).pdf

1、具有臨場感的遙操作工程機器人是一種操作者可以通過操作手柄進行遙控操作，同時，操作者還可以獲得遠端工程機器人作業(yè)現(xiàn)場感覺(力覺、視覺和運動覺等)的工程機器人。運動覺提示平臺是具有臨場感的遙操作工程機器人系統(tǒng)中用來模擬遠端工程機器人運動姿態(tài)的裝置，其目的是為了將遠端工程機器人的運動信息反饋給操作者，幫助操作者更有效地完成遙控作業(yè)。
　　 本文設計的平臺采用液壓驅動，由計算機實時控制，可以產生俯仰、翻滾和升降三個自由度的運動，本文對運

2、動覺提示平臺系統(tǒng)進行了設計和研究。首先，分析了提示平臺的工作原理，并根據(jù)提示平臺的運動性能指標，提出了平臺系統(tǒng)的總體方案，確定了平臺為液壓驅動方式。設計了平臺的液壓系統(tǒng)，選取了液壓閥、液壓缸等液壓元件的型號。其次，建立了平臺的運動學模型。在消除機械約束的情況下，推導出了從六自由度系統(tǒng)到三自由度系統(tǒng)的逆運動學坐標變換公式，并根據(jù)提示平臺機構，推導出提示平臺三個液壓缸的位移與工程機器人姿態(tài)之間的關系式，得到控制的設定信號。同時，為了分析提示

3、平臺對工程機器人運動姿態(tài)的跟隨特性，推導了平臺的正運動學正解公式，得到了平臺的實時運動姿態(tài)與液壓缸實時位移之間的關系式。然后，對系統(tǒng)測控系統(tǒng)方案進行了論證，并完成測控系統(tǒng)的硬件和軟件設計。選定了三軸加速度傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和模擬量輸出卡的型號，完成了硬件接線。根據(jù)平臺的運動學模型，采用VC++進行編程，按照模塊化編程思想，編寫了平臺控制的人機界面、數(shù)據(jù)采集及傾角和位移解算模塊和系統(tǒng)控制模塊。最后，進行平臺系統(tǒng)的實驗研究，對單