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力觉机器手的研究与开发
资料介绍
临场感技术是当前机器人领域中新兴的前沿技术。在没有临场感的遥操作机器手系统中，操作者难以感知从手与环境的交互信息，这不利于操作者的决策。将临场感技术应用于遥操作机器手系统中，从手与环境的交互信息通过各类传感器反馈给操作者。操作者可以实现对从手带感觉的控制，因此大大提高工作效率并且减少对操作对象误伤的几率。力觉临场感是临场感技术的主要表现形式，因此对力觉临场感技术的研究有着十分重要的现实意义。
首先，在对国内外力觉机器手相关研究成果的调研和学习的基础上，提出本课题的研究意义。介绍了具有力觉临场感的机器手系统组成和本课题的总体设计方案。
然后，分析了常用的5R关节型工业机械手的特点，设计了力觉机器手主手的机械气动结构。利用SolidWorks三维实体建模软件对主手进行模型建立与运动仿真。利用ANSYS有限元分析软件对主手关键零件进行了静力学分析。建立了基于D-H法的主手连杆坐标系，分析其工作空间。
最后，分析了力觉机器手典型的双向伺服控制策略，设计了以ATmega128单片机为核心主手控制器，并制了PCB板。详细介绍本文采用的位置传感器与力矩传感器工作原理。利用主手控制器实现对主手位置控制与力矩控制，并在ICC AVR集成开发环境下编写、调试程序。为了检验所开发的力觉机器手系统可靠性，制作了试验样机并搭建实验平台。完成了编码器信号采集验证实验、压力修正实验、静态力矩反馈与动态力矩反馈实验。
经调试，主机器手运动顺畅，灵活易操作。实验结果表明，系统硬件电路与控制软件能够正确工作。证明了本课题设计方案与实验方法的正确性。
本文旨在开发一套力觉机器手主手系统以配合同构的工业机械手进行双向控制。为今后多关节、灵巧型、具有多种临场感的力觉机器手的开发奠定了基础。
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资料：bitboy
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