應用于力反饋數據手套的新型磁流變阻尼器的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展,力反饋裝置已被廣泛應用于遙操作、虛擬裝配、虛擬手術、醫(yī)療康復等各個領域。力反饋裝置能為操作者提供精確的力覺感知,能增強虛擬操作中的沉浸感,使操作者在遙操作中能精確控制遠程機器人完成精細作業(yè)。目前已有的力反饋裝置多采用氣動、液壓、電機、人工肌肉等主動式驅動方式,在靈巧性、安全性和力覺再現(xiàn)的真實性等方面還存在不足。本課題的研究具有重要的應用前景和現(xiàn)實意義。數據手套是常用的人機交互設備,但大多不具有力反饋功能。而磁流變

2、液是一種新型液體智能材料,在一定強度的外加磁場作用下其流變學特性如屈服強度在毫秒級時間內將發(fā)生快速、連續(xù)、可逆變化。
　　 本文通過對國內外力反饋裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及應用情況進行總結,提出了在數據手套上應用磁流變阻尼器實現(xiàn)被動式力反饋的方案,具體研究內容包括：對磁流變液的磁流變機理和性能特點進行了研究,詳細分析了圓盤式磁流變阻尼器的工作原理,并對其建立了數學模型,最后就該模型的理論分析進行了公式推導；完成磁流變阻尼器的磁路設計,通過

3、建立最佳的磁路結構,保證在工作間隙中產生指定的磁場強度。采用電磁場有限元法分析了工作間隙的磁感應強度分布,結果表明阻尼器的磁路設計是合理和有效的。；采用SolidWorks機械設計軟件完成磁流變阻尼器各零部件的機械結構設計,主要包括轉動部分、支承部分和聯(lián)接部分等；設計了用于調節(jié)磁流變阻尼器輸出力矩大小的數控電流源。實現(xiàn)了0mA～1000mA范圍內恒定電流輸出的功能,具有較高的精度與穩(wěn)定性。實驗結果表明,本文設計的被動式力反饋裝置具有良好