在傳統(tǒng)的人機(jī)交互中信息感知單一、模糊,易出現(xiàn)判斷和操作失誤等問題,力觸覺反饋系統(tǒng)增加了力觸覺交互,使用戶感知更多反饋信息,極大的增強(qiáng)了人機(jī)交互的效果,力觸覺反饋系統(tǒng)在各個領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本課題基于現(xiàn)有力反饋設(shè)備,設(shè)計(jì)并搭建了基于力反饋控制的力反饋設(shè)備,并對其控制原理以及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析,為力觸覺反饋系統(tǒng)的快速搭建與應(yīng)用提供參考。主要研究內(nèi)容如下:（1）研究了力觸覺反饋系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理,探究了國內(nèi)外力反饋產(chǎn)品以及力觸覺反饋系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)學(xué)術(shù)研究成果,對本文的研究背景和意義進(jìn)行闡述。（2）力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)選型。分析了完全串聯(lián)和完全并聯(lián)的力反饋設(shè)備交互機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),綜合出具有三平移、三轉(zhuǎn)動混聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的七自由度力反饋交互機(jī)構(gòu),根據(jù)力反饋設(shè)備的功能需求,確定交互機(jī)構(gòu)的運(yùn)動空間參數(shù)和最大輸出力。（3）力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)分析。研究了力反饋設(shè)備的機(jī)構(gòu)組成,并對Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征、自由度、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)問題進(jìn)行了分析,建立了Delta機(jī)構(gòu)的位置矢量回路方程和拉格朗日動力學(xué)方程,求解了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)解;對腕關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)、夾手機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)進(jìn)行了研究。（4）力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)... 

【文章來源】：上海工程技術(shù)大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究的背景及意義
        1.1.1 論文背景
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
第二章 力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)選型
    2.1 引言
    2.2 力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)類型確定
        2.2.1 串聯(lián)力反饋交互機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)
        2.2.2 并聯(lián)力反饋交互機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)
    2.3 基于串并混聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型
        2.3.1 三平移機(jī)構(gòu)的選型
        2.3.2 三轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的選型
    2.4 力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)參數(shù)確定
    2.5 本章小結(jié)
第三章 力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)分析
    3.1 引言
    3.2 力反饋設(shè)備設(shè)備的機(jī)構(gòu)組成
    3.3 DELTA并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析
        3.3.1 DELTA機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與自由度計(jì)算
        3.3.2 坐標(biāo)系的建立
        3.3.3 DELTA機(jī)構(gòu)位置逆解分析
        3.3.4 DELTA機(jī)構(gòu)位置正解分析
    3.4 DELTA機(jī)構(gòu)速度與加速度分析
        3.4.1 DELTA機(jī)構(gòu)速度分析
        3.4.2 DELTA機(jī)構(gòu)加速度分析
    3.5 DELTA機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析
        3.5.1 DELTA機(jī)構(gòu)簡化模型
        3.5.2 主動臂的動能與位能分析
        3.5.3 動平臺的動能與位能分析
        3.5.4 平行四邊形從動臂的動能與位能
        3.5.5 拉格朗日動力學(xué)方程
    3.6 腕關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析
    3.7 夾手機(jī)構(gòu)傳動分析
    3.8 本章小結(jié)
第四章 力反饋設(shè)備的交互機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 繩牽引機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.1 鋼絲繩精密傳動的常見結(jié)構(gòu)形式
        4.2.2“ROT-LOK”型傳動的理論概述
        4.2.3 鋼絲繩的選型應(yīng)用
        4.2.4 繩槽設(shè)計(jì)
        4.2.5 鋼絲繩的有效傳動條件
    4.3 DELTA機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)
        4.3.1 主動臂傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.2 平行四邊形從動臂設(shè)計(jì)
        4.3.3 動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.4 腕關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)
    4.5 夾手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第五章 力觸覺反饋系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)
    5.1 引言
    5.2 力反饋設(shè)備電氣構(gòu)成與搭建
        5.2.1 動力輸出元件的確定
        5.2.2 電機(jī)的選型
        5.2.3 驅(qū)動器的選型
        5.2.4 數(shù)據(jù)采集與計(jì)算機(jī)通訊模塊
        5.2.5 力反饋設(shè)備電氣控制系統(tǒng)搭建
    5.3 力反饋設(shè)備與從動設(shè)備的運(yùn)動匹配要求
        5.3.1 運(yùn)動一致性
        5.3.2 運(yùn)動縮放
        5.3.3 運(yùn)動匹配的斷開與重建
    5.4 力觸覺反饋系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)
        5.4.1 位置—位置型控制結(jié)構(gòu)
        5.4.2 力反饋—位置型控制結(jié)構(gòu)
        5.4.3 力—位置型控制結(jié)構(gòu)
    5.5 力觸覺反饋系統(tǒng)的控制原理
        5.5.1 遠(yuǎn)程操控機(jī)器人的分解運(yùn)動速度控制原理
        5.5.2 力反饋設(shè)備的分解運(yùn)動力控制原理
    5.6 本章小結(jié)
第六章 力反饋設(shè)備與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 柔性物體的建模方法
        6.2.1 常見柔性體創(chuàng)建方法
        6.2.2 彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的構(gòu)建分析
    6.3 虛擬場景的碰撞檢測
        6.3.1 常見的碰撞檢測算法
        6.3.2 包圍盒技術(shù)與相交檢測
        6.3.3 三角形面片模型的碰撞檢測算法
        6.3.4 碰撞檢測實(shí)現(xiàn)流程
    6.4 虛擬交互力的計(jì)算模型
    6.5 力反饋設(shè)備與虛擬受控環(huán)境的交互過程
    6.6 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]力反饋主手設(shè)計(jì)及主從操作技術(shù)研究[D]. 姜運(yùn)祥.燕山大學(xué) 2014
[2]力觸覺反饋系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用研究[D]. 付志宇.上海工程技術(shù)大學(xué) 2015
[3]基于動力學(xué)模型的DELTA機(jī)器人運(yùn)動控制研究[D]. 毛洪國.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]虛擬手術(shù)中軟組織建模與力反饋算法研究[D]. 趙成龍.燕山大學(xué) 2013
[5]基于力反饋的機(jī)器人遙操作系統(tǒng)研究[D]. 楊立穎.華南理工大學(xué) 2011
[6]虛擬手術(shù)力反饋人機(jī)交互控制系統(tǒng)研究[D]. 王莉娟.上海交通大學(xué) 2010
[7]基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的力覺交互設(shè)備的研究與構(gòu)建[D]. 李國杰.上海交通大學(xué) 2008
[8]基于力反饋的虛擬手術(shù)器械的設(shè)計(jì)與研究[D]. 張艷.上海交通大學(xué) 2008
[9]鋼絲繩精密傳動機(jī)構(gòu)的分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 金忠慶.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：3183759