摘要：针对虚拟现实和遥操作机器人技术的需要,提出了一种实现力反馈新技术.电流变液是一种智能材料,在电场作用下其流变学特性如粘度能够在几毫秒时间内发生连续可逆的变化.利用电流变液的这种特殊性能,采用类似汽缸和活塞的结构设计了一种力反馈装置,汽缸与活塞分别作为电场的两极,它们之间充满电流变液,当有电场存在时电流变液粘度发生变化,从而阻碍活塞相对汽缸的运动,产生连续可调的阻力.阐述了力反馈装置的设计方法,建立了结构模型和动力学模型,提出了由该装置实现的力反馈数据手套及其控制方法,最后进行虚拟碰撞实验验证了所提出方法的有效性.

摘要：以CyberGlove数据手套为对象 ,通过一组特殊的机械结构、微电机及控制电路 ,使其具有力觉再现功能。在遥操作中 ,利用这种数据手套 ,结合图形仿真 ,操作者能够在本地虚拟环境中 ,充分掌握远地机器人与真实环境相互关系 ,实现良好的力觉临场感。

摘要：提出了一种基于磁流变液的振动控制阻尼器,实现对柔性机器人关节振动的半主动控制.利用磁流变液在磁场作用下固液转换的快速、连续、可逆性能,提出了一种阻尼力连续可调的振动控制阻尼器的设计方法,建立了其动力学模型,分析了其性能并将其应用于移动防化机器人上,建立了机械手肩关节振动模型并对振动衰减进行了仿真分析.最后,研制了样机并进行了振动控制实验,实验结果验证了所提方法的有效性.

摘要：针对虚拟现实和遥操作机器人技术的需要,提出了一种基于电流变液体力反馈装置的设计方法.该装置的核心材料是一种新型智能材料电流变液体,在施加电场的情况下,其流变特性如粘度会发生剧烈的变化.着重叙述了装置的实现原理、结构模型,分析了装置各参数对反馈力的影响,设计出装置结构并在此基础上对装置进行了力学实验,实验结果证明了文章所提出的力反馈实现方法的有效性.

摘要：为了克服目前力反馈数据手套存在的安全性差、力再现范围小等不足,提出了一种磁流变液被动力觉驱动器实现方法.利用液体智能材料磁流变液在磁场作用下毫秒级时间内能连续、可逆地由牛顿流体状态转变为类似固体状态的特殊性能,设计了一种被动力觉驱动器;介绍了该驱动器的结构和实现原理,利用电磁场有限元分析方法分析了驱动器的电磁特性,在此基础上建立了驱动器的动力学模型,讨论了输出力的动态范围并进行初步实验验证.最后利用研制的驱动器原型构建了单手指力反馈数据手套并进行了初步实验.实验结果证明,基于磁流变液的被动力觉驱动器利用流体传递力,增加了输出力的稳定性,多旋转片结构使输出力增大2倍,并具有安全性好、力再现范围大等优点.

摘要：研制了一种用于被动力/力矩再现的新型磁流变液阻尼器,该阻尼器能够在磁场的作用下产生连续变化的阻尼力/力矩.阻尼器的结构包括一个上盖和一个下盖,一个转子设置于上盖和下盖之间,转子与上下盖之间的间隙充满磁流变液,在磁场作用下其粘度变大时,转子相对于壳体将受阻尼力作用.阻尼力矩的模型主要由以下几部分组成:一是由磁场作用于磁流变液产生的力矩,二是由磁流变液的动力粘度产生的力矩,最后是由装置的摩擦产生的力矩.由动力粘度产生的力矩可以通过简单的方法进行计算,由摩擦产生的力矩可以通过实验测得,而由磁场产生的力矩则要通过电磁场的有限元分析得到.最后,对研制的阻尼器原型进行了性能实验,检验了设计方法的有效性.

摘要：对传统盘式磁流变液制动器提出了改进措施,并对其设计方法进行了分析研究。磁流变液制动器是利用磁流变液的抗剪切屈服应力产生制动力矩,在屈服应力不变的情况下增大接触面积可以提高制动力矩。在传统盘式磁流变液制动器基础上,提出了一种增大其接触面积以增加其制动力矩的改进方法,讨论了力矩传递模型,利用电磁场有限元分析法研究了电磁特性,最后进行对比实验,实验结果验证所提方法的有效性。

摘要：根据力觉反馈的需要,设计了一种基于磁流变液的阻尼器,并建立了模型。介绍了磁流变液阻尼器的设计方法,该阻尼器由上、下盖组成密闭的壳体,转子通过轴设置于壳体内,壳体内充满磁流变液,在磁场作用下磁流变液屈服应力产生变化,转子相对于壳体转动时阻尼力连续快速变化,分析了阻尼器阻尼力构成及其可控性,运用较为简化的方法建立了阻尼器的逆动态模型,利用研制的阻尼器原型设计了实验系统并进行了挤压柔顺性物体和碰撞刚体力反馈实验,实验中阻尼器能够实现大范围的力觉反馈,因此表明设计方法有效、模型正确。

摘要：针对虚拟现实系统中由有源或无源执行器单独驱动的力觉交互装置存在体积大、安全稳定性差和无法主动给操作者施加力等问题,提出了一种由有/无源混合执行器共同驱动的力觉交互装置.在分析无源流变电机结构、实现原理和性能的基础上,研究了基于无源流变电机/有源电机力觉交互装置的设计方法,其结构特点是输出力在有源电机和无源流变电机的共同驱动下产生.提出了基于混合执行器的力觉交互装置控制方法,构建了力觉交互平台并进行了实验研究.实验结果表明,基于有/无源混合执行器的力觉交互装置,不仅克服了基于有源或无源执行器力觉交互装置的缺点,还具有高保真性和输出力可控制范围大等优点.

摘要：针对目前柔顺性触觉接口设备存在的容易失真的问题,提出了一种基于电机和磁流变液混合驱动的柔顺性触觉接口装置。在简单介绍了磁流变液的基础上,讨论了基于磁流变液被动驱动器的结构和原理,该驱动器采用多转子设计思路以增大力输出范围。利用磁流变液驱动器能够模拟肌体组织的黏滞性,电机能够模拟肌体组织的弹性,将驱动器与电机串联实现肌体组织的柔顺性再现,同时利用电机补偿驱动器非有益阻尼力,增强装置的保真效果。在此基础上设计了柔顺性触觉接口装置,对装置模拟自由空间、不同的变形程度柔顺性物体受力进行了介绍,分析了装置的控制方法,最后加工了触觉装置原型,开展了不同柔顺度虚拟肌体组织柔顺性再现实验,实验结果验证了所设计装置及控制方法的有效性。