發(fā)布時(shí)間：2021-07-05 15:59

　　針對(duì)我國(guó)空間站建設(shè)中對(duì)空間機(jī)械臂操作控制的應(yīng)用需求,文章對(duì)空間機(jī)械臂操控手柄的機(jī)構(gòu)和控制方法進(jìn)行了分析,設(shè)計(jì)了一種三自由度力反饋手柄。該手柄以球面并行機(jī)構(gòu)為依托,通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)的分析完成手柄構(gòu)型設(shè)計(jì);通過(guò)對(duì)電機(jī)力矩的調(diào)節(jié),將機(jī)械臂與環(huán)境交互的力/力矩信息再現(xiàn)并作用于航天員的手部。該手柄設(shè)計(jì)將力反饋技術(shù)引入到空間機(jī)械臂的操作中,增加了航天員通過(guò)力交互的方式感知機(jī)械臂狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果表明,力反饋手柄能較好地輔助航天員操控空間機(jī)械臂,提高了空間機(jī)械臂執(zhí)行任務(wù)時(shí)的操作效率。 

【文章來(lái)源】：航天器工程. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

手柄模擬任務(wù)完成的時(shí)間

三自由度力反饋手柄作為航天員與機(jī)械臂之間一個(gè)重要的人機(jī)接口,主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂單關(guān)節(jié)、肘部相機(jī)云臺(tái)及末端執(zhí)行器的操作。圖1為手柄系統(tǒng)方案框圖,包括控制單元、電機(jī)、光編及手柄機(jī)構(gòu)。操作者通過(guò)操作手柄末端來(lái)施加運(yùn)動(dòng),角位移傳感器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)信息,將信息傳輸?shù)娇刂茊卧?控制單元操作空間機(jī)械臂按照一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)現(xiàn)對(duì)末端執(zhí)行器的位置與姿態(tài)調(diào)節(jié);同時(shí),末端執(zhí)行器的狀態(tài)特征通過(guò)控制器解算,將反饋力特征轉(zhuǎn)化為手柄內(nèi)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),電機(jī)輸出反饋力矩通過(guò)手柄作用在人手上。2 手柄系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,由靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和3條運(yùn)動(dòng)支鏈組成,每條支鏈由2個(gè)連桿和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副組成,3條運(yùn)動(dòng)支鏈相同。靜平臺(tái)即為機(jī)架,控制其運(yùn)動(dòng)的電機(jī)與光編可安裝于機(jī)架上,動(dòng)平臺(tái)通常與操作手柄相連,由操作者手持帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。如圖2所示,動(dòng)平臺(tái)可以繞鉸鏈中心O點(diǎn)三維轉(zhuǎn)動(dòng),具有較小的工作空間,很高的穩(wěn)定性、剛度、承載力,而且慣量小,動(dòng)力特性好,能很好地滿足空間特殊環(huán)境的應(yīng)用需求。2.2 構(gòu)型分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3266381