多維控制器的實現(xiàn)機理和實驗研究.pdf

1、具有力反饋功能的多維控制器在人機交互，遙操作、虛擬現(xiàn)實、主從式機器人等領域扮演著重要角色，直接決定了主從式機器人的控制效果和遙操作系統(tǒng)的操作性能。本文以具有力反饋功能的新型六自由度控制器為研究對象，主要完成了以下幾部分工作：
　?。?）針對多維控制器的設計要求，設計了一種適用于多維控制器的新型六自由度并聯(lián)機構，該機構的優(yōu)點是：結構簡潔，易于加工制造；所有驅動電機均置于機架上，動力性能好；針對該并聯(lián)機構正解求解復雜，求解速度慢，及具

2、有多解性等問題，本文采用冗余傳感器法求解該新型并聯(lián)機構的位置正解，這種方法求解速度快，能夠確定并聯(lián)機構末端的精確位姿，保證了多維控制器位置控制的實時性和精確性；在位置正解的基礎上建立逆運動學方程并得到位置反解的解析解，為多維控制器實現(xiàn)精準的位置控制做好了準備。
　?。?）在運動學的基礎上，對影響系數(shù)法進行了擴展應用，將影響系數(shù)法應用到支鏈為混聯(lián)運動鏈的并聯(lián)機構，計算出了新型并聯(lián)機構的一階、二階影響系數(shù)矩陣，并建立了機構速度和加速度

3、模型；基于影響系數(shù)矩陣，采用Newton-Euler法，建立了考慮構件重力，慣性力，控制器操作手柄受力的動態(tài)靜力學數(shù)學模型，為多維控制器實現(xiàn)力反饋提供了理論基礎。
　?。?）提出了一種搜索速度快、搜索精度高的改良極坐標搜索法，并利用該搜索法繪制出了并聯(lián)機構定姿態(tài)工作空間的截面圖和實體圖。以內接于工作空間且高度H與直徑D相等的圓柱體的直徑為目標，獲得結構參數(shù)與工作空間直徑的關系曲線，并關系曲線給出十組工作空間大的機構參數(shù)，為六維控制