隨著人類探索領(lǐng)域的不斷擴展,人類探索活動的危險性和復(fù)雜性日益增加。出于對操作者的安全考慮,這些活動不僅需要引入遙操作機器人系統(tǒng),并且對遙操作系統(tǒng)功能和性能的要求也越來越高。在遙操作系統(tǒng)的本地端系統(tǒng)中,人機交互設(shè)備作為操作人員與虛擬環(huán)境的媒介,需要將人的操作意圖傳遞給虛擬環(huán)境或遠地環(huán)境中的機器人,并執(zhí)行任務(wù),同時也需要將虛擬環(huán)境或遠地環(huán)境中機器人的反饋信息盡可能真實地反饋給操作人員。因此,人機交互設(shè)備的性能直接影響操作人員的操作體驗,能否真實地反饋信息及能否準確地傳遞操作人員的意圖給機器人決定了遙操作系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性。本文針對遙操作領(lǐng)域的應(yīng)用需求,開展對力反饋人機交互技術(shù)的研究,針對不同需求,設(shè)計了有力反饋與無力反饋輸出兩種人機交互設(shè)備,包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動分析以及力觸覺人機交互系統(tǒng)的控制方法、性能評價等研究。首先針對一些具有較強視覺反饋信息的遙操作主從系統(tǒng),本文研制了穿戴式的“數(shù)據(jù)手臂”交互系統(tǒng)。該穿戴式交互系統(tǒng)能準確地跟蹤操作人員手臂各個關(guān)節(jié)的運動,經(jīng)過在線歸一化處理以后,將運動信息發(fā)送給虛擬環(huán)境,生成控制指令,控制虛擬機械臂執(zhí)行動作,但是沒有力反饋信息傳遞給操作者,因此... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

常見人機交互設(shè)備

??ＬｄｉＭｌ?Ｉｆ—＾??圖１－６線牽引式手控器??圖１－７所示的外骨架式手控器是美國Ｕｔａｈ大學(xué)研制＠１。外骨架式手控器是較早發(fā)展??的一種手控器，它接近于一種同構(gòu)式手控器，它的各個關(guān)節(jié)是串聯(lián)的，所以它也是一種??串聯(lián)機構(gòu)手控器。這種手控器的另一個重要特點是它的結(jié)構(gòu)是按照人手臂結(jié)構(gòu)和運動設(shè)??計的，整個手控器固定或聯(lián)接在操作者的手臂上，手控器的著眼點是測量人手臂關(guān)節(jié)的??運動，同時將反饋力分別作用在人的臂、腕、手指關(guān)節(jié)上。外骨架式手控器含有用于為??適合人手臂尺寸而設(shè)置的調(diào)整裝置，采用氣壓來產(chǎn)生力反饋的外骨架式手控器可以設(shè)計??出較為輕便的結(jié)構(gòu)，但是需要額外外掛氣泵，而圖１＿７中所示的采用了電馬達作為力反??饋動力源的手控器則比較笨重。??＾￡ＪＥＩ??圖１－７外骨架式手控器??圖１－８所示是加拿大ＭＰＢ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司設(shè)計生產(chǎn)的Ｆｒｅｅｄｏｍ?６Ｓ手控器州，它??是一種串聯(lián)結(jié)構(gòu)，為了減輕本身質(zhì)量，減小慣性對操作者帶來的影響，該型號手控器采??用了混合結(jié)構(gòu)

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【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于PDE方法的圖像力觸覺再現(xiàn)方法研究[J]. 田磊,宋愛國,王蔚.  儀器儀表學(xué)報. 2013(10)
[2]基于低成本多傳感器的自適應(yīng)組合濾波[J]. 韓輔君,徐靜,宋世忠.  光學(xué)精密工程. 2011(12)
[3]基于RTW的空間機器人遙操作實時仿真系統(tǒng)[J]. 李寬,韓大鵬,韋慶.  計算機仿真. 2008(10)
[4]光纖傳感器的分類及其應(yīng)用原理[J]. 丁小平,王薇,付連春.  光譜學(xué)與光譜分析. 2006(06)
[5]基于Stewart平臺的6自由度力反饋手控器[J]. 鄧樂,趙丁選,倪濤,鄭宏宇.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2005(07)
[6]手勢識別技術(shù)綜述[J]. 胡友樹.  中國科技信息. 2005(02)
[7]HC01型通用遠程遙操作機器人手控器設(shè)計[J]. 崔建偉,黃惟一,宋愛國.  機械設(shè)計. 2004(01)
[8]面向微創(chuàng)手術(shù)的醫(yī)療外科機器人構(gòu)型綜合[J]. 劉達,王田苗,張玉茹,胡磊,李偉.  機器人. 2003(02)
[9]虛擬現(xiàn)實力覺臨場感遙控作業(yè)系統(tǒng)的研究進展[J]. 陳俊杰,黃惟一,宋愛國.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2001(03)
[10]機器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 蔡自興.  機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2001(04)

博士論文
[1]基于圖像的多模式力觸覺表達與再現(xiàn)方法研究[D]. 田磊.東南大學(xué) 2017

碩士論文
[1]基于Kinect的手勢識別與機器人控制技術(shù)研究[D]. 王松林.北京交通大學(xué) 2014
[2]基于力反饋的主從式機器人輔助脊椎穿刺手術(shù)系統(tǒng)[D]. 盛國棟.上海交通大學(xué) 2014
[3]主從異構(gòu)手術(shù)機器人運動誤差分析[D]. 李欣悅.天津大學(xué) 2007
[4]主從式遠程操作機器人系統(tǒng)研究[D]. 許志峰.東南大學(xué) 2004



本文編號：2951960