遙操作工程機(jī)器人運動覺提示平臺的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、具有臨場感的遙操作工程機(jī)器人是一種操作者可以通過操作手柄進(jìn)行遙控操作，同時，操作者還可以獲得遠(yuǎn)端工程機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場感覺(力覺、視覺和運動覺等)的工程機(jī)器人。運動覺提示平臺是具有臨場感的遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng)中用來模擬遠(yuǎn)端工程機(jī)器人運動姿態(tài)的裝置，其目的是為了將遠(yuǎn)端工程機(jī)器人的運動信息反饋給操作者，幫助操作者更有效地完成遙控作業(yè)。
　　 本文設(shè)計的平臺采用液壓驅(qū)動，由計算機(jī)實時控制，可以產(chǎn)生俯仰、翻滾和升降三個自由度的運動，本文對運

2、動覺提示平臺系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和研究。首先，分析了提示平臺的工作原理，并根據(jù)提示平臺的運動性能指標(biāo)，提出了平臺系統(tǒng)的總體方案，確定了平臺為液壓驅(qū)動方式。設(shè)計了平臺的液壓系統(tǒng)，選取了液壓閥、液壓缸等液壓元件的型號。其次，建立了平臺的運動學(xué)模型。在消除機(jī)械約束的情況下，推導(dǎo)出了從六自由度系統(tǒng)到三自由度系統(tǒng)的逆運動學(xué)坐標(biāo)變換公式，并根據(jù)提示平臺機(jī)構(gòu)，推導(dǎo)出提示平臺三個液壓缸的位移與工程機(jī)器人姿態(tài)之間的關(guān)系式，得到控制的設(shè)定信號。同時，為了分析提示

3、平臺對工程機(jī)器人運動姿態(tài)的跟隨特性，推導(dǎo)了平臺的正運動學(xué)正解公式，得到了平臺的實時運動姿態(tài)與液壓缸實時位移之間的關(guān)系式。然后，對系統(tǒng)測控系統(tǒng)方案進(jìn)行了論證，并完成測控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。選定了三軸加速度傳感器、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和模擬量輸出卡的型號，完成了硬件接線。根據(jù)平臺的運動學(xué)模型，采用VC++進(jìn)行編程，按照模塊化編程思想，編寫了平臺控制的人機(jī)界面、數(shù)據(jù)采集及傾角和位移解算模塊和系統(tǒng)控制模塊。最后，進(jìn)行平臺系統(tǒng)的實驗研究，對單