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1、·電氣與自動(dòng)化·張銳，等·基于磁場(chǎng)力的力反饋數(shù)據(jù)手套機(jī)械制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)基于磁場(chǎng)力的力反饋數(shù)據(jù)手套機(jī)械制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)張銳，高龍琴，王平(揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225000)摘要：根據(jù)基于磁場(chǎng)力力反饋數(shù)據(jù)手套力反饋裝置的設(shè)計(jì)要求，需要其活動(dòng)部分在導(dǎo)管中任意位置的止動(dòng)，在分析傳統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)思設(shè)計(jì)了一種通過(guò)電磁鐵制動(dòng)的裝置。利用電磁鐵磁力計(jì)算的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式法對(duì)制動(dòng)裝置進(jìn)行受力分析，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該制動(dòng)裝置可以達(dá)到5N的反饋力制動(dòng)。關(guān)鍵詞：電磁鐵；力反饋；制動(dòng)；磁力中圖分類號(hào)：TH12文獻(xiàn)標(biāo)志碼
2、：B文章編號(hào)：1671—5276(2012)04-0209-03ResearchonMechanicalBrakingSystemsofForceFeedbackDatagloveBasedonElectricMagnetZHANGRui，GAOLon—qin，WANGPin(YangzhouUniversityMechanicalEngineeringInstitute，Yangzhou225000，China)Abstract：Whentheforcefeedbackdatagloveisdesignedbasedon
3、electricmagnet，theelectricmagnetshouldbebrokenallovertheplaceofthetube．Baseontheresearchontraditionalmechanicalbarkingsystem，thispaperconceivesthattheordinaryelectricmagnetisusedtobreakit，researchesonitsstructureandusessomeengineeringempiricalformulatoworkouttheel
4、ectricmagnetforce．Theresultisthatthebrakingsystemcangive5N~edbackforcetothedataglovebasedontheelectricmagnet．Keywords：electricmagnet；forcefeedback；brake；electricmagnetforce為了實(shí)現(xiàn)密封，難以實(shí)現(xiàn)小摩擦甚至零摩擦；3)安全性能0引言差。本文用磁場(chǎng)力作為力反饋的力覺(jué)再現(xiàn)方式，做一些嘗試性研究。在二三維虛擬環(huán)境下進(jìn)行虛擬制造(VM)是當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。數(shù)據(jù)
5、手套是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互設(shè)備之1制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與受力分析一，數(shù)據(jù)手套是手套式傳感器系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)手套可以跟蹤操作者靈活多變的手勢(shì)及空間方位，將操作者的位置和方在對(duì)現(xiàn)有力覺(jué)再現(xiàn)方法綜合分析的基礎(chǔ)上，將磁場(chǎng)力向輸入到計(jì)算機(jī)。一個(gè)“完美”的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不但應(yīng)該機(jī)理引入到力覺(jué)再現(xiàn)中來(lái)。研究一種新型數(shù)據(jù)手套力反饋擁有良好的視覺(jué)接口和聽(tīng)覺(jué)接口，還必須具有良好的力覺(jué)裝置。利用磁力作為力覺(jué)來(lái)源，克服現(xiàn)有的一些力覺(jué)再現(xiàn)接觸交互接口。力覺(jué)接觸交互接口很多，而具有力覺(jué)反饋裝置中摩擦力的影響，工作電壓低，使用安全。采用電磁鐵的數(shù)據(jù)手套則是
6、實(shí)現(xiàn)人機(jī)接觸交互的理想接口裝置之實(shí)現(xiàn)力反饋可以滿足這一需求的原理是：當(dāng)力反饋數(shù)據(jù)手?一套沒(méi)有接受到反饋信號(hào)時(shí)，手指可自由地伸展和彎曲運(yùn)動(dòng)，。所謂力反饋數(shù)據(jù)手套就是在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套上設(shè)置力反饋裝置，當(dāng)操作者戴上這種力反饋數(shù)據(jù)手套抓取虛擬如圖1。電磁鐵跟隨手指在套筒中自由地運(yùn)動(dòng)，所受的摩擦力很小。當(dāng)力反饋數(shù)據(jù)手套接收到反饋信號(hào)時(shí)，電磁鐵物體時(shí)，力反饋裝置根據(jù)遠(yuǎn)程機(jī)械手傳遞回來(lái)的力信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)阻尼力，阻止手指作進(jìn)一步的抓握運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，這個(gè)不僅實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，而且提供一個(gè)反饋力，力的大小可以通過(guò)調(diào)阻尼力的大小和方向?qū)⑴c真實(shí)物體存在時(shí)對(duì)手指
7、產(chǎn)生的作節(jié)電流的大小而改變，可與機(jī)械手所受力成一定比例。用力的大小和方向相同，感覺(jué)好像抓握了真實(shí)物體一樣。近年來(lái)，日本田中設(shè)計(jì)了由波紋管驅(qū)動(dòng)的fluidpower力反饋裝glove；美國(guó)Burdea設(shè)計(jì)了由4個(gè)微型氣缸作為驅(qū)動(dòng)器的Rutgersmasterglove；東南大學(xué)設(shè)計(jì)了基于磁流變液的力反饋數(shù)據(jù)手套；南京理工大學(xué)研究了基于氣動(dòng)人工肌肉力反饋數(shù)據(jù)手套J。目前現(xiàn)有的力覺(jué)再現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方法主要存在以下問(wèn)題：1)因?yàn)榇蠖嗖捎秒妱?dòng)機(jī)、氣動(dòng)、液圖1力反饋數(shù)據(jù)手套應(yīng)用示意圖壓，造成體積過(guò)于龐大；2)摩擦力大，如氣動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)，基金項(xiàng)
8、目：遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助(編號(hào)：YCCK200902)作者簡(jiǎn)介：張銳(1975一)，男，江蘇揚(yáng)州人，碩士研究生，主要研究測(cè)試與控制技術(shù)。MachineBuilding8Automation，Jun2012，41(4)：209～211，214·電氣與自動(dòng)化·張銳，等·基于磁場(chǎng)力的力反饋
