針對我國空間站建設中對空間機械臂操作控制的應用需求,文章對空間機械臂操控手柄的機構(gòu)和控制方法進行了分析,設計了一種三自由度力反饋手柄。該手柄以球面并行機構(gòu)為依托,通過對機構(gòu)關鍵參數(shù)的分析完成手柄構(gòu)型設計;通過對電機力矩的調(diào)節(jié),將機械臂與環(huán)境交互的力/力矩信息再現(xiàn)并作用于航天員的手部。該手柄設計將力反饋技術引入到空間機械臂的操作中,增加了航天員通過力交互的方式感知機械臂狀態(tài)。試驗結(jié)果表明,力反饋手柄能較好地輔助航天員操控空間機械臂,提高了空間機械臂執(zhí)行任務時的操作效率。 

【文章來源】：航天器工程. 2020,29(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

手柄模擬任務完成的時間

三自由度力反饋手柄作為航天員與機械臂之間一個重要的人機接口,主要用來實現(xiàn)對機械臂單關節(jié)、肘部相機云臺及末端執(zhí)行器的操作。圖1為手柄系統(tǒng)方案框圖,包括控制單元、電機、光編及手柄機構(gòu)。操作者通過操作手柄末端來施加運動,角位移傳感器檢測到運動信息,將信息傳輸?shù)娇刂茊卧?控制單元操作空間機械臂按照一定的運動規(guī)律實現(xiàn)對末端執(zhí)行器的位置與姿態(tài)調(diào)節(jié);同時,末端執(zhí)行器的狀態(tài)特征通過控制器解算,將反饋力特征轉(zhuǎn)化為手柄內(nèi)電機的驅(qū)動信號,電機輸出反饋力矩通過手柄作用在人手上。2 手柄系統(tǒng)中的機構(gòu)設計

球面并聯(lián)機構(gòu)具有3個轉(zhuǎn)動自由度,由靜平臺、動平臺和3條運動支鏈組成,每條支鏈由2個連桿和3個轉(zhuǎn)動副組成,3條運動支鏈相同。靜平臺即為機架,控制其運動的電機與光編可安裝于機架上,動平臺通常與操作手柄相連,由操作者手持帶動其運動。如圖2所示,動平臺可以繞鉸鏈中心O點三維轉(zhuǎn)動,具有較小的工作空間,很高的穩(wěn)定性、剛度、承載力,而且慣量小,動力特性好,能很好地滿足空間特殊環(huán)境的應用需求。2.2 構(gòu)型分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3266381