力反馈

摘要： 并联机构刚性高且动态性能好,用于开发力反馈设备时,在力觉刚性以及位姿分辨率方面优势明显.学界与业界多基于Delta机构开发高性能并联力反馈设备,本文采用3-SPR并联机构设计和开发出一种新型力反馈设备.采用丝传动方式并基于差动原理,提出了一种新型直线动单元作为3-SPR并联力反馈机构驱动副,有效提升了力反馈设备的位姿分辨率与力觉刚性.并联机构的位置正解效率直接影响操控力反馈设备的实时性,本文以动平台中心和球铰链中心距为中间变量,构造出量纲统一的迭代矩阵,实现了该机构位置正解模型的高效求解.相较于传统位置正解的数值方法,求解效率提升近一个数量级,大幅提升了该力反馈机构的位姿反馈实时性.在运动学模型的基础上,基于虚功原理建立了力反馈机构的力映射模型,提出一种含机构重力补偿的反馈力计算方法.基于上述方法开发算法并设计出控制系统,实现了力反馈机构的位姿实时监控及反馈力控制.通过重力补偿实验,验证了上述方法及其控制系统的有效性.

摘要： 为了提高配网带电作业的安全性和作业效率,设计配网带电作业机器人系统,包括主从遥操作液压机械臂、控制系统、带电作业工具系统、绝缘防护系统和绝缘斗臂车等,描述其特有的结构、技术参数和工作原理。采用主从位置闭环随动控制,主从手同构,主手具备力反馈,提高操作的灵活性和工作效率。在10 kV配网带电线路进行试验,验证了设计的合理性和优越性。

摘要： 在充分分析人体上肢关节的结构和运动特性后,开发了一种具有力反馈技术的三自由度上肢神经康复机器人,还设计了一款为患者提供视觉反馈的移动平台配合机器人使用。本文对机器人结构和功能进行了具体分析。为了验证机器人的原理,制定了控制策略和搭建了半物理实验平台,并进行了不同模式的康复训练。实验结果证明了桌面上肢神经康复机器人的合理性和有效性。

摘要： 虚拟焊接训练作为焊工培训方式的重要组成部分因具有环保、低损耗等优势得到了较广泛的应用。文中首先对现有虚拟焊接训练系统及其系统架构进行了归纳与总结;其次分析了虚拟焊接训练系统的关键技术,并从立体显示技术、焊接熔池形态建模方法、多目标跟踪技术、力反馈技术、虚拟焊接训练评价等5个方面进行了梳理,最后对当前虚拟焊接训练系统中存在的缺陷和不足进行了剖析,并在此基础上对未来发展趋势做出了展望。

摘要： 目的:研发一款人机协同脑室穿刺引流机器人,实现战场脑室穿刺减压快速处置。方法:该脑室穿刺引流机器人依据力反馈原理和半自动控制穿刺技术实现真正力控下的自主穿刺和穿刺过程的精确控制,主要由KUKA iiwa/med机械臂、穿刺末端执行器、控制系统和视觉伺服系统组成。采用3D打印头骨模型和动物实验对脑室穿刺引流机器人样机的穿刺性能进行验证。结果:头骨模型实验表明,采用脑室穿刺引流机器人样机进行颅内脑室穿刺引流的目标点定位精度为0.12 mm、穿刺精度为0.71 mm、穿刺成功率为100%。动物实验表明,采用脑室穿刺引流机器人样机进行比格犬脑室穿刺引流的穿刺误差为(1.22±0.62)mm,手术用时≤15 min。结论:采用该脑室穿刺引流机器人进行脑室穿刺引流术穿刺精度高、手术效果好、操作时间短且易操作,能满足战场颅脑损伤快速救治的需要。

摘要： 为了实现打磨过程的恒力控制,研究法向位移与打磨力之间的动态关系,提出一种基于模糊RBF的导纳控制算法,通过调节阻尼系数B和刚度系数K来对机器人末端进行控制,从而保证机器人打磨力恒定。将传统导纳控制算法与基于模糊RBF的变导纳控制算法在虚拟平台上进行仿真实验对比,并搭建机器人平面打磨控制平台进行实验验证,实验结果表明:基于模糊RBF的导纳控制能够较好地抑制超调量,稳态误差小,能够有效的对恒力进行跟踪,保证了工件表面质量。

摘要： 设计说明:相比传统的VR头戴设备,该设计体量更加轻便,同时将VR与AR相结合,在镜架处添加骨传导进行声音传递,可以满足部分听力受损人群的使用需求。操作方式上通过力反馈手套与VR设备进行连接,戴上后,玩家可以在VR世界触摸、感受及操控虚拟物体。若抓握虚拟物品,手指气垫会变硬,产生阻力感。

摘要： 软体机械臂具有天然的柔顺性,作为末端执行器可以实现传统刚性机械臂难以实现的功能,例如可以轻松实现柔性抓取和柔性运动等,而且其对人体友好,在人机交互上具有高度的安全性。文中提出了一种软体机械臂的遥操作以及末端力反馈系统,并基于运动学模型和力反馈方法对其进行控制研究,建立了弯曲模型、伸长模型和力反馈模型,提出了控制方法和控制流程。操作人员通过操作手柄,实现了对位于另一物理空间的软体机械臂的遥操作控制,不仅能控制软体机械臂向任意方向弯曲,还可以控制其在曲率不变的情况下伸长。其中软体机械臂由3个周向均匀布置的波纹管构成,末端力反馈效果通过手柄内部的气动元件实现。该手柄是一种新型主手结构,包括手柄A和手柄B,分别控制软体机械臂的弯曲和伸长,且手柄B具有一定的力觉临场感。文中对提出的系统进行了实验验证,证明了软体机械臂在弯曲、伸长、力反馈阶段的功能,并配备皮肤模型验证软体机械臂作为末端执行器在超声波检测场景下的功能,实验数据表明,软体机械臂末端压力达7N,力反馈控制循环时间在1s左右。文中所建立的系统一方面发挥了软体机械臂的柔顺性,另一方面还增加了其远程控制的功能,并且带有力觉临场感,在未来可广泛应用在远程医疗、按摩等领域。

摘要： 由于在虚拟手术中具有复杂生物力学特性的肝脏等软组织在进行形变仿真时,具有计算量大和实时性的要求,同时要满足变形逼真、手感真实等因素.本文采用基于位置的动力学实现了软组织与手术器械之间的交互作用所引起的变形模拟,提出一种混合层次包围盒树的碰撞检测方法,并利用力反馈设备搭建虚拟手术仿真系统.通过实验结果表明,本系统能实时、高效、稳定地模拟软组织的变形仿真效果.

摘要： 随着虚拟现实(VR)技术的发展,沉浸式学习环境在教育教学领域应用前景日趋广阔,如物理实验仿真教学.然而,现有虚拟学习环境大多只能提供视觉与听觉的交互,不支持力触觉交互,存在弊端.项目组将力反馈技术应用于虚拟学习环境,描述一个支持力反馈的沉浸式物理学习环境的总体框架和开发流程.使用Touch力反馈设备,借助Unity3D软件和OpenHaptics力觉函数库,设计实现典型案例:重力和摩擦力实验.通过实验得出:支持力反馈的沉浸式物理学习环境,具有更好的沉浸感和自然交互性,可加深学生对抽象物理概念和规律的理解,提高学习兴趣和自主性.

摘要： 随着机器人技术的发展,机器人在工业、医学、军事领域的应用越来越广泛,机器人已经可以胜任传统工业中人力密集型的工作.目前,机器人学与人工智能科学结合,向着高精度、高速度、高自主方向快速发展,进一步将机器人引入到智慧型的工作中来.此次课题以机械手掌为对象,研究机械手掌如何模仿人手进行钢琴弹奏,研究如何实现水平方向的灵活移动以及如何让远程操作者感受到接触琴键的实践.结合电工电子技术、智能感知方法和运动控制技术,研究的成果对提升特种远程操纵机器人的灵活性有重要意义.在理论研究的基础上进行了实际的硬件设计和搭建,并进行了仿真和实验研究,包括控制电路的仿真和数据采集处理,同步带直线线性模组、力反馈系统的搭建及实验测试,验证了提出方法的可行性.

摘要： 可视化力反馈系统的应用逐渐成为培训、娱乐的重要方式。在通常的应用中,虚拟场景是事先定义好的,程序一旦开发完成就只能针对此项应用,针对在重用性上的不足,提出了采用面向对象的思想开发可视化力反馈的操作平台,用户可以在此平台上进行物体图形属性和物理属性的设置,将界面管理、场景管理、虚拟物体分为不同的对象进行设计,实现了图形显示,力显示和用户界面的逻辑分离,用户可以动态加入、更改和删除虚拟场景中的物体,提高了系统重用性。

摘要： 触觉在产品模型设计中具有至关重要的作用，而设计人员也可利用建模过程中的反馈力来控制产品外形。虚拟油泥造型系统(Virtuall Clay Modeling system，VCMs)的技术思想源自汽车车身外形设计中的油泥建模过程，设计人员可像真实油泥建模环境那样完成产品外形的设计工作。提出了使用3维鼠标和触觉力反馈设备控制造型过程，基于Open Inventor和Qt应用程序框架，在VS 2005中开发了适用于VCMs的设备接口和交互界面，完成了VCMs的3维触觉力反馈交互功能，实现了虚拟油泥造型过程中通过力触觉控制造型过程的方法。最后，在实际产品开发过程中进行了应用验证，操作简单，触觉反馈力表现稳定，为计算机辅助工业设计人员创造力的发挥提供了一种新途径。

摘要： 随着虚拟现实技术的不断发展，便携式力反馈数据手套作为人机力觉交互的输入输出设备，已被广泛应用于虚拟装配、遥操作等各个领域。针对设计的基于气动人工肌肉的外骨架式力反馈数据手套，分析影响力反馈的各种因素。对制动气囊的最大静摩擦力进行了理论计算，并对制动气囊充放气过程对力反馈的影响进行了实验研究。对手指关节自由运动时受到的阻力进行测量，提出减小阻力对力反馈影响的方法。分析由于手指皮肤的变形引起的角度变化对力反馈的影响，并通过实验分析了人的反应对力反馈的影响。

摘要： 设计了一种由气动人工肌肉作为驱动器的外骨架式力反馈数据手套,介绍了数据手套的结构和工作原理.建立单关节试验台,采用变参数PI控制方法,对关节的力闭环控制进行了试验.

摘要： 普通电动假手为解决运动速度和力矩的矛盾，通常采用自增力机构。自增力机构不仅可以使患者快速的抓握物体，并且在抓握物体之后能加大速比从而达到增大握力的效果，使假手能稳固的抓握物体。自增力机构主要有利用超越离合器，双螺旋机构，特殊弹簧机构，电流反馈等来实现。rn 利用超越离合器进行速比切换的自动增力假手应用最为广泛【1-3】。超越离合器增力机构原理是采用两套串联的齿轮传动进行速比切换来实现的。如图1所示，切换是通过两套超越离合器和一个弹性元件进行的。该弹性元件就是控制超越离合器的开关，它由力反馈来实现控制动作。当假手没触碰物体之前，是由小速比的第一级齿轮传动的，当假手指端捏住物体后，指端的力经由手指机构反馈到切换器，切换器动作，使两个超越离合器产生开、合、换向，将第二套齿轮传动(行星传动)的大速比串接到传动系统。

摘要： 提出并建立了一个可用于机器人辅助康复训练的虚拟环境.虚拟环境可以提供视觉反馈,将患者控制训练机械臂的运动映射为虚拟环境中的物体的运动,并采用虚拟力势场的方法,通过机械臂为患者提供相应的力反馈.最后,利用单自由度康复训练系统对一名健康男性进行了初步的实验研究.结果表明,该系统可以实现康复训练过程中的视觉和力觉交互,为患者提供暗示和帮助,在康复训练机器人领域有一定的应用前景.

摘要： 时延是影响力觉临场感遥操作系统正常作业的突出问题,而虚拟现实技术是解决时延问题的有力手段.本文通过将虚拟预测环境作为时间前向观测器,构造了基于虚拟现实的力反馈遥操作系统的动力学方程,并在此基础上提出了基于虚拟预测环境误差补偿的控制方法.同时,通过构造了系统的李亚普诺夫函数,对系统的稳定性作了进一步分析.实验结果表明这一方法在保证稳定性的基础上很好的缓解了时延带来的影响,提高了系统的可操作性.

摘要： 针对焊接机器人在线示教再现方式和现有虚拟示教方式的缺陷,开发了以力反馈设备PHANToM为力觉交互接口的虚拟示教的仿真环境,并引入基于虚拟力反馈的曲面跟踪技术,提出了真实感虚拟力的计算模型和渲染方法,通过实验验证,证明了虚拟力输出的稳定性和连续性以及曲面跟踪的有效性。

摘要： 本文采用中国虚拟人体数据集,结合虚拟现实、可视化与图像技术,建成了融合经络系统定位、腧穴立体定位、任意角度腧穴断面与多层次解剖、全方位腧穴针刺模拟与训练系统以及针灸临床常见病治疗信息的高精度虚拟针灸人体数字模型;同时完成可兼容各种医学图像格式与多国文字,以及支持多系统开发的开放式人机交互数字平台的初步建立.

摘要： 提供了一种力反馈装置和用于生成反馈力的方法，所述力反馈装置包括：反馈杠杆，具有第一端、第二端和支点；轴承单元，用于支撑所述支点，并使得所述反馈杠杆能够以所述支点为中心在不同的方向移动；力传动单元，邻近所述反馈杠杆的第一端，用于在被所述反馈杠杆的第一端碰撞时传送由于所述碰撞而产生的反馈力；驱动单元，用于驱动所述反馈杠杆的第二端在不同的方向运动，以使得所述反馈杠杆的第一端与所述力传动单元碰撞。在根据本发明实施例的技术方案中，通过驱动单元来驱动反馈杠杆的一端运动、从而其另一端与力传动单元碰撞来产生反馈力，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

摘要： 本申请公开了一种电容力反馈穿刺针及电容力反馈穿刺设备，包括：针体，针体的内部呈中空设置，针体的内侧具有导电部；电极芯，套设在针体内；第一绝缘层，设于针体内并位于电极芯与导电部之间，以使电极芯与导电部之间绝缘，电极芯与导电部之间具有电容间隙；导电部和电极芯均连接有延伸出针体的电极导线，通过电极导线与电容检测模块电性连接，可将因针体受压形变导致电容间隙变化而产生的电容变化传输给电容检测模块，由电容检测模块根据预先标定的电容变化与力的关系确定当前电容变化对应的输出力。本申请解决了相关技术中在执行穿刺操作时，穿刺针无法将穿刺过程中受到的力反馈给操作端的问题。

摘要： 本发明涉及一种可穿戴的轮式止动力反馈关节及力反馈操控装置，属于智能操作技术领域，解决了现有技术中智能操作设备执行精细微关节动作时，操作者无法及时感知执行端的受力情况，以及无法及时准确的发出精确的控制指令的问题。本发明的力反馈关节的支撑座与随动杆铰接，止动轮固定在随动杆上与随动杆同步转动，轮式止动机构的止动推杆在推动器推动下卡入止动轮，可以实现止动轮及随动杆的锁止。力反馈操控装置的能够采集姿态、速度、加速度及操纵压力等动作信息，并控制动作执行装置执行，执行端接触物品时控制轮式止动机构锁止。实现了操作端的操控指令的精确性，避免了操控失误破坏被执行物品或执行接触力未达到要求值的问题。

摘要： 提供了一种力反馈装置和用于生成反馈力的方法，所述力反馈装置包括：反馈杠杆，具有第一端、第二端和支点；轴承单元，用于支撑所述支点，并使得所述反馈杠杆能够以所述支点为中心在不同的方向移动；力传动单元，邻近所述反馈杠杆的第一端，用于在被所述反馈杠杆的第一端碰撞时传送由于所述碰撞而产生的反馈力；驱动单元，用于驱动所述反馈杠杆的第二端在不同的方向运动，以使得所述反馈杠杆的第一端与所述力传动单元碰撞。在根据本发明实施例的技术方案中，通过驱动单元来驱动反馈杠杆的一端运动、从而其另一端与力传动单元碰撞来产生反馈力，能够产生不同方向的反馈力以提升用户的使用体验。

摘要： 本申请公开了一种电容力反馈穿刺针及电容力反馈穿刺设备，包括：针体，针体的内部呈中空设置，针体的内侧具有导电部；电极芯，套设在针体内；第一绝缘层，设于针体内并位于电极芯与导电部之间，以使电极芯与导电部之间绝缘，电极芯与导电部之间具有电容间隙；导电部和电极芯均连接有延伸出针体的电极导线，通过电极导线与电容检测模块电性连接，可将因针体受压形变导致电容间隙变化而产生的电容变化传输给电容检测模块，由电容检测模块根据预先标定的电容变化与力的关系确定当前电容变化对应的输出力。本申请解决了相关技术中在执行穿刺操作时，穿刺针无法将穿刺过程中受到的力反馈给操作端的问题。

摘要： 本申请公开了一种力反馈方法、力反馈装置、计算机可读存储介质和线控转向系统。本申请实施方式的力反馈方法用于施加到线控转向系统的方向盘上。力反馈方法包括：获取方向盘的第一角度信号和转向器的第二角度信号；获取转向比；根据第一角度信号、第二角度信号、转向比计算第一角度信号与第二角度信号之间的当前角度偏差；根据当前角度偏差和预设虚拟刚度值确定转向管柱与转向器之间的当前虚拟连接力；根据当前虚拟连接力确定方向盘需要的手感力；获取路感力；根据手感力和路感力确定方向盘需要的综合手力。本申请实施方式中，虚拟连接力的计算可以真实地反应方向盘上的手力，给驾驶员较为真实的手感模拟和路感反馈。

摘要： 本发明公开了一种力反馈装置的驱动方法、力反馈装置及计算机可读存储介质，应用于内部配置有动子的力反馈装置，包括：检测动子的行程位置，根据预设的目标力关系数据确定行程位置对应的目标合力数值，其中，目标力关系数据为目标合力数值与行程位置之间的关系数据；基于预设的校准关系数据和目标合力数值确定行程位置对应的目标电驱力数值，并根据目标电驱力数值和校准关系数据计算得到行程位置对应的目标电流值；检测力反馈装置内的实际电流值，并基于实际电流值和目标电流值确定占空比数值；根据占空比数值确定目标斩波电压，并基于目标斩波电压执行力反馈操作。采用本发明技术方案能够实现令力反馈装置实现准确的力输出的技术效果。

摘要： 本申请提供的一种力反馈方法，包括：获取力反馈设备上的接触装置的移动信息；根据所述移动信息，控制增强现实空间中的虚拟对象进行移动；若检测到所述虚拟对象在所述增强现实空间中与目标物体之间进行接触式交互，则根据所述接触式交互的交互信息，确定所述虚拟对象与所述目标物体之间的作用力；根据所述作用力，控制所述接触装置进行力反馈。通过上述方法，可以通过力反馈满足用户在增强现实场景中基于虚拟物体的交互需求，提升了用户的使用体验。

摘要： 本申请公开了一种力反馈穿刺针及力反馈穿刺设备，该力反馈穿刺针包括：针体，所述针体的内部呈中空设置，所述针体的内侧具有导电部；电极芯，套设在所述针体内；第一绝缘层，设于所述电极芯的外表面，以使所述电极芯与所述导电部之间绝缘，所述电极芯与所述导电部之间具有用于形成电容的电容间隙；所述导电部和所述电极芯均用于与电容检测模块电性连接，可将因所述针体受压形变导致所述电容间隙变化而产生的电容变化传输给电容检测模块。本申请实现了在穿刺过程中将针体的受力变化转化为电容变化，根据电容变化进行力反馈输出的技术效果，进而解决了相关技术中在执行穿刺操作时，穿刺针无法将穿刺过程中受到的力反馈给操作端的问题。

摘要： 本实用新型提供一种力反馈装置和包括该力反馈装置的手柄，所述力反馈装置包括固定支架、通过转轴铰接于所述固定支架的扳机、抵接于所述扳机的传动轴、通过所述传动轴向所述扳机提供与扣动所述扳机的方向相反的作用力的驱动机构、以及复位机构，所述驱动机构包括磁路系统和与所述磁路系统形成电磁感应力的线圈，所述线圈固定于所述传动轴。本实用新型的力反馈装置和包括该力反馈装置的手柄，通过线圈通入不同形式的电流，从而通过传动轴向扳机提供不同形式的作用力，用户可以感受扣动扳机的不同力度和力度的变化，撤去电流扳机即可瞬间泄力，使用户可以根据不同的游戏场景得到更加丰富的游戏体验。