磁流變液裝置及其在力反饋數(shù)據(jù)手套中的應(yīng)用

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1、http://www.paper.edu.cnMagnetorheologicalFluidDevicesAndTheirApplicationsInForceFeedbackDatagloveZhengShuihua，WANGAimin，DaiJinqiao(Dept.ofInstrumentScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Onthebaseofthetraditionaldataglove,thispapermakesuseoftheforcecharacteristicof

2、magnetorheologicalfluiddesignsanewdataglovewhichhasthecapabilityofforcefeedback.TheKeycomponentofthenoveldatagloveistheStiffnessControllableUnit（SCU）.Theprinciple,structureandcircuitoftheSCUarepresentedindetailinthepaper.Combiningwithgraphicsimulation,theoperatorcancontroltheactionofrobotandfeelt

3、heactualforceexertedbytheenvironmentinthetelemanipulation.keywords:MagnetorheologicalFluid;DataGlove;ForceFeedback;Telemanipulation磁流變液裝置及其在力反饋數(shù)據(jù)手套中的應(yīng)用鄭水華，王愛(ài)民，戴金橋（東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程系，南京市210096）摘要：在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套的基礎(chǔ)上，利用磁流變液這種智能材料的力學(xué)性能，設(shè)計(jì)了一種帶力反饋功能的新型數(shù)據(jù)手套，該新型力再現(xiàn)數(shù)據(jù)手套的核心部件硬度可控裝置，文中對(duì)硬度可控裝置的原理、結(jié)構(gòu)和控制電路等進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在機(jī)器人遙操作

4、中，利用這種新型數(shù)據(jù)手套結(jié)合圖形仿真，操作者能夠在本地虛擬環(huán)境中，充分掌握遠(yuǎn)地機(jī)器人與真實(shí)環(huán)境之間相互作用的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)良好的力覺(jué)臨場(chǎng)感。關(guān)鍵詞：磁流變液；數(shù)據(jù)手套；力反饋；遙操作在航空航天、深海作業(yè)、核工業(yè)等復(fù)雜、不數(shù)據(jù)手套作為一種遙操作設(shè)備，主要功能是確定或不可接近的環(huán)境中，需要使用機(jī)器人進(jìn)行幫助操作者借助于視覺(jué)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器作業(yè)。由于機(jī)器人技術(shù)水平的制約，大部分任務(wù)人多指靈巧手的精確控制。這樣即可以發(fā)揮機(jī)器無(wú)法自主完成，往往需要操作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)人的自主決策能力，又可以發(fā)揮操作者的智能與[1]控。借助于視覺(jué)、力（觸）覺(jué)反饋，操作者可以關(guān)鍵決策能力。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)手套一般都能夠比利用

5、遙錯(cuò)作設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器人的精確控制。較準(zhǔn)確的測(cè)量各個(gè)手指關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和手指之間的夾角，進(jìn)而根據(jù)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器人基金項(xiàng)目：國(guó)家973高技術(shù)項(xiàng)目資助（2002CB312102）多指靈巧手的抓取動(dòng)作進(jìn)行控制。然而，操作者作者簡(jiǎn)介：鄭水華（1978-），男，碩士研究生，主要研無(wú)法通過(guò)視覺(jué)反饋或數(shù)據(jù)手套來(lái)感知抓取物體究方向?yàn)闇y(cè)控技術(shù)與智能系統(tǒng)，radriano@sina.com.cn的力度，從而增加了遠(yuǎn)程機(jī)械手完成任務(wù)的難王愛(ài)民：男，副教授，碩士生導(dǎo)師，wangam@seu.deu.cn1http://www.paper.edu.cn度，對(duì)于某些精細(xì)任務(wù)甚至無(wú)法完成。為了克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套

6、無(wú)法感知抓取物體的力度這一缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)械手有效、精確的控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互協(xié)調(diào)控制，本文在美國(guó)VTI公司生產(chǎn)、帶18個(gè)傳感器CyberGlove數(shù)據(jù)[2]手套的基礎(chǔ)上，利用新型智能材料磁流變液的特殊力學(xué)性能，設(shè)計(jì)出一種具有力覺(jué)反饋功能的新型數(shù)據(jù)手套。1磁流變液概況圖1手指抓取物體示意圖2.2具有力反饋功能數(shù)據(jù)手套原理智能材料及器件是當(dāng)今高技術(shù)信息材料研[3]究的重要方向之一。磁流變液是一種智能材帶力反饋功能的數(shù)據(jù)手套在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套料。1948年美國(guó)人Rabinow最早發(fā)明了磁流變的基礎(chǔ)上加裝了力反饋設(shè)備。這個(gè)力反饋設(shè)備的液，但在隨后的幾十年里，對(duì)磁流變液的研究一主要功能就是對(duì)人的手指

7、關(guān)節(jié)施加一個(gè)與TIP大[4]直處于停滯狀態(tài)，很少有人注意到它的存在。小相等、方向相反的力矩，表示為F×L。當(dāng)操直到1990年后，由于在電流變液研究領(lǐng)域遭遇作者戴上這種數(shù)據(jù)手套抓取虛擬物體時(shí)，力反饋瓶頸，磁流變液才重新引起了研究者們的興趣，設(shè)備會(huì)根據(jù)遠(yuǎn)程機(jī)械手傳遞回來(lái)的控制信號(hào)產(chǎn)尤其是近幾年來(lái)，隨著國(guó)際上召開(kāi)的3屆電流變生使手指向外運(yùn)動(dòng)的力F，這個(gè)力的大小和方向液與磁流變液研討會(huì)，更是促進(jìn)了磁流變液的研將與真實(shí)物體存在時(shí)對(duì)手指產(chǎn)生的作