一种机械手临场感数据手柄技术

摘要

临场感数据手柄作为人机交互接口的理想装置之一，将临场感数据手柄与机械手相连接，从而使遥操作控制系统达到人机随动的临场感效果。本论文通过比对国内与国外对传统力反馈数据手套的研究，分析存在的问题，提出了一种新的机械手操纵方案去解决此问题。
　　真实的人手抓取，感受到的不仅仅是对手指接触点神经刺激，而是包括神经传导对手部乃至腕臂的刺激。采取悬空状态方式的人手抓取运动，除了手指接触点难以产生真实的形变压迫感，没有腕臂受力感受，更重要的是难以通过腕臂相应习惯性的运动方式来操纵机械手抓取前后的相应移动，而传统数据手套的结构也比较复杂。通过以上分析，论文主体将对数据手柄机械手的操纵端、提放端以及移动端进行设计，在操纵端使用增量式光电编码器采集人手关节的弯曲和伸展角度，通过STM32的软件处理，利用输出信号控制直流电机，从而控制机械手指的运动，实现人手与机械手随动系统的控制装置；在提放端也采用编码器来采集手部的升降状态，进而控制直流电机的正反转，从而带动导螺杆去完成机械手的升降功能；最后，在移动端采用霍尔传感器控制直流电机去实现机械手前后的移动。
　　其次，论文采用和搭建电刺激驱动电路，实验测试对人体有效无害的的电刺激信号，使机械手在抓取物体的时候，通过前段手指上的硅压阻传感器和数据采集电路模块，获得抓取的信号，从而电刺激人的手指，使操作者能够感受接触物体施加的压力大小，从而实现数据手柄遥操作机械手的目的。