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该文提出并研制了一种线牵引双并联力觉接口设备,由于采用了平动与转动分离的两层并联结构,在保证了结构紧凑的同时实现了运动空间的最大化,平动与转动的完全解耦特性大大减小了空间内出现奇异的可能性.另外,采用柔性传动方式实现了转动机构运动与驱动部件的分离,将所有驱动部件固定于基座,有效地减小了运动惯量,为实现较高的系统动态品质打下了基础.运用空间几何学及矢量代数的方法建立了Delta机构的简化运动学模型,用于运动学正解求解.与基于代数方程组的求解方法相比,推导过程简单、直观,回避了并联机器人运动学正解多解取舍的问题,可直接获得工作空间内的满足运动连续性的合理解.提出了一种非降维的变结构迭代算法用于3-RRR机构正运动学求解,以经典牛顿法为基础,利用机构运动连续性条件划分不同的控制阶段,引入调整量系数抑制求解振荡,兼顾了全局收敛性与局部求解的快速性,运算速度满足控制过程的实时性要求.该文同时完成了Delta机构和3-RRR机构的静力分析和动力学建模,在对机构进行适当简化的基础上,建立了两种机构的拉格朗日动力学模型,推导了完整的动力学计算公式.研究了设备的尺度综合与闭环自标定.在尺度综合过程中,综合考虑了运动空间体积,全局灵巧度以及灵巧度最小值三个因素,兼顾力觉接口设备运动范围,平均力学性能及最差力学性能.根据工作空间内点的使用频率不同,提出了基于空间使用频度的灵巧度定义方法,使优化结果对于力觉接口设备应用更有实际意义.提出了一种针对该设备的闭环自标定方法,将误差传递雅克比的条件数和奇异值的综合值作为标定点集的选取原则,使标定过程对噪声不敏感,该方法与传统的开环标定方法相比,造价低,操作简单,效率高,容易实现在线标定.建立了包括运动控制单元、采集测量单元和安全保护单元的控制系统体系-Ⅰ-结构.运动控制单元的分层结构保证了系统的高可靠性,降低了故障排查的难度.将操作者作为一个时变环节考虑,设计了一个具有速度前馈的自适应比例积分力控制器,在线估计设备与人手的接触刚度,并完整证明了力控制算法作用下系统的稳定性.实验结果证明该控制算法对由于抓握力度不同引起的接触刚度变化具有快速自适应能力,同时前馈项能够有效抑制人手的运动扰动造成的力波动.从人与物体的接触机理出发,引入弹性力学理论,研究了虚拟环境中物体间接触与碰撞检测及虚拟力的产生,建立了基于Open Inventor的三维人机交互虚拟环境.在此基础上建立了力觉交互系统,设计了物体表面跟踪、三维虚拟绘制、虚拟销孔装配等综合实验,结果进一步验证了设备的设计与制造是成功的,由此构成的系统能够稳定高效的运行.