基于三平動自由度并聯(lián)力覺主手的通用力感模型研究.pdf

1、近年來，主操作手（主手）的力（力矩）反饋技術(shù)正逐漸成為決定主從控制遙操作機器人精確性以及可靠性的一個關(guān)鍵性因素。相對于視覺臨場感與聽覺臨場感，由于對力覺主手的力反饋算法的研究相對較少，進而導(dǎo)致主手的力覺臨場感技術(shù)發(fā)展相對較為滯后，故對力（力矩）反饋型主手的力感覺算法以及通用力感模型進行研究必將對臨場感技術(shù)以及主從遙操作機器人系統(tǒng)自身的發(fā)展起到積極的推動作用。
　　本文結(jié)合國內(nèi)外的串聯(lián)、并聯(lián)型力覺主手力（力矩）反饋技術(shù)的研究現(xiàn)狀，以

2、3-RUU并聯(lián)力覺主手為例，分別建立了考慮各個連桿重力條件下的靜態(tài)力感模型（靜力學(xué)）與動態(tài)力感模型（動力學(xué)）。此外，基于上述3-RUU力覺主手靜態(tài)力感模型各部分物理意義的進一步分析，提出一種用于3平動自由度并聯(lián)力反饋主手力感模型分析的新方法“非對稱質(zhì)量分配法”，并給出了各個桿件以及動平臺重力對主動關(guān)節(jié)力矩的重力影響系數(shù)矩陣，進而建立了一種通用的靜態(tài)力感模型。本文的主要工作內(nèi)容安排如下：
　　首先，基于分析力學(xué)理論，通過對3-RUU

3、并聯(lián)主手各個桿件進行受力分析，建立了該力覺主手低速運動時的靜態(tài)力感模型；接著，運用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對其進行了靜力學(xué)仿真驗證。為充分考慮摩擦力對力反饋精度的影響，運用ADAMS軟件進行了考慮各關(guān)節(jié)摩擦條件下的靜力學(xué)仿真，并得到了在螺旋線軌跡下兩者的力矩誤差值。
　　其次，基于動力學(xué)普遍方程理論以及Lagrange方程，求得了3-RUU力覺主手高速運動條件下的動態(tài)力感模型，并運用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對其進行了動平臺給定運動

4、軌跡條件下的動力學(xué)仿真驗證；此外，求得了在給定軌跡條件下靜態(tài)力感模型與動態(tài)力感模型之間的力矩誤差以及力矩誤差百分比。
　　接著，通過對3-RUU力覺主手的靜態(tài)力感模型各個部分物理意義的進一步分析，提出了用于3平動自由度并聯(lián)力覺主手的力感分析方法“非對稱質(zhì)量分配法”，進而建立了一種通用力感模型?？紤]到上述方法與主手的鉸鏈聯(lián)接無關(guān)，故可用于其他同類的力覺主手。
　　最后，以一種類似于Omega.3的并聯(lián)力覺主手樣機為例，對其進行