1.磁流變力反饋式數(shù)據(jù)手套,其特征在于:包括機(jī)械部分和控制系統(tǒng)部分,機(jī)械部分包括支架,支架底部前方設(shè)有一一對(duì)應(yīng)于人體手部食指、中指、無(wú)名指、小指的四指連桿組,以及對(duì)應(yīng)于人體手部拇指的拇指連桿組,四個(gè)四指連桿組的結(jié)構(gòu)相同,支架頂部后側(cè)對(duì)應(yīng)四個(gè)四指連桿組以及一個(gè)拇指連桿組后端分別設(shè)置有磁流變阻尼器,磁流變阻尼器的活塞桿桿端分別指向前方,其中:
每個(gè)四指連桿組分別包括從后向前依次設(shè)置在支架前方的四指近指端指套、四指中指端指套、四指遠(yuǎn)指端指套,四指近指端指套與四指中指端指套之間、四指中指端指套與四指遠(yuǎn)指端指套之間鉸接連接,四指遠(yuǎn)指端指套頂部鉸接有傾斜向上的四指連桿VII,四指中指端指套頂部鉸接有傾斜向上的四指連桿VI,四指連桿VI、四指連桿VII上端相互鉸接且鉸接處構(gòu)成四指遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)點(diǎn),由四指遠(yuǎn)指端指套、四指中指端指套、四指連桿VI、四指連桿VII構(gòu)成一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu);四指近指端指套頂部鉸接有傾斜向上的四指連桿IV,四指連桿IV上端與四指遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)點(diǎn)之間鉸接有四指連桿V,且四指連桿V與四指連桿IV鉸接處構(gòu)成四指中間關(guān)節(jié)點(diǎn),由平面四桿機(jī)構(gòu)與四指近指端指套、四指連桿IV、四指連桿V并聯(lián)構(gòu)成平面多桿機(jī)構(gòu);平面多桿機(jī)構(gòu)中的四指中間關(guān)節(jié)點(diǎn)處向后鉸接有四指連桿III,四指連桿III后端鉸接有傾斜向下的四指連桿II,且四指連桿III與四指連桿II鉸接處構(gòu)成四指近端關(guān)節(jié)點(diǎn),四指連桿II下端鉸接在支架底部前側(cè),構(gòu)成平面多桿機(jī)構(gòu)與四指連桿II、四指連桿III、支架的并聯(lián)關(guān)系;四指近端關(guān)節(jié)點(diǎn)處向后上方傾斜連接有四指連桿I,四指連桿I后端與位置對(duì)應(yīng)的磁流變阻尼器中活塞桿桿端之間鉸接有滑塊;
所述拇指連桿組包括從后向前次設(shè)置在支架前方的拇指近指端指套、拇指遠(yuǎn)指端指套,拇指近指端指套、拇指遠(yuǎn)指端指套之間鉸接連接,拇指遠(yuǎn)指端指套上部鉸接有傾斜向上的拇指連桿I,拇指近指端指套上部鉸接有傾斜向上的拇指連桿III,拇指連桿I上端與拇指連桿III上端相互鉸接且鉸接處構(gòu)成拇指關(guān)節(jié)點(diǎn),由拇指近指端指套、拇指遠(yuǎn)指端指套、拇指連桿III、拇指連桿I構(gòu)成一個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu);拇指近指端指套朝向最近四指連桿組的內(nèi)側(cè)面鉸接有拇指連桿II,拇指連桿II向拇指近指端指套內(nèi)側(cè)延伸;所述支架底部前側(cè)對(duì)應(yīng)拇指連桿組位置設(shè)有三軸球鉸鏈,三軸球鉸鏈一個(gè)鉸接口中向后球鉸接有拇指連桿VI,三軸球鉸鏈另一個(gè)鉸接口中傾斜向上球鉸接有拇指連桿VIII,三軸球鉸鏈第三個(gè)鉸接口中向拇指連桿組內(nèi)側(cè)方向球鉸接有拇指連桿IV,其中拇指連桿IV桿端與拇指連桿II桿端之間鉸接有拇指連桿VIIII,且拇指連桿VIIII與拇指連桿II鉸接處構(gòu)成拇指內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)點(diǎn),拇指連桿VIII桿端與拇指關(guān)節(jié)點(diǎn)之間鉸接有拇指連桿VII,拇指連桿VI后端向后鉸接有拇指連桿V,拇指連桿V后端與位置對(duì)應(yīng)的磁流變阻尼器中活塞桿桿端之間鉸接有滑塊;
位于四個(gè)四指連桿組各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)處、拇指連桿組各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)處分別設(shè)有角度傳感器,所述角度傳感器、磁流變阻尼器分別與控制系統(tǒng)部分連接,由角度傳感器、磁流變阻尼器構(gòu)成力覺(jué)來(lái)源機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變力反饋式數(shù)據(jù)手套,其特征在于:所述控制系統(tǒng)部分包括數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、兩組電流控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、從機(jī)器人,所述計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡雙向通訊連接,各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)處的角度傳感器輸出端分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸入端連接,數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸出端通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器與電流控制器的輸入端連接,電流控制器的輸出端與從機(jī)器人手指的信號(hào)輸入端對(duì)應(yīng)連接;各個(gè)角度傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)入第一組A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換,然后分別送入數(shù)據(jù)采集卡;
從機(jī)器人的手指的信號(hào)輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸入端連接,數(shù)據(jù)采集卡的信號(hào)輸出端通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器與電流控制器連接,電流控制器輸出端與各個(gè)磁流變阻尼器輸入端連接;從機(jī)器人的手指的信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換,然后把數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)采集卡,經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡后通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換,然后傳送至電流控制器,由電流控制器根據(jù)接收的信號(hào)對(duì)磁流變阻尼器進(jìn)行反饋控制。
3.一種應(yīng)用磁流變力反饋式數(shù)據(jù)手套實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作的方法,其特征在于:為被動(dòng)力反饋操作方法,包括以下步驟:
(1)進(jìn)行系統(tǒng)初始化,調(diào)整角度傳感器的初始值,磁流變阻尼器處于失電狀態(tài);
(2)由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令開(kāi)啟傳感與控制系統(tǒng),操作者看到從機(jī)器人與環(huán)境的交互,進(jìn)行抓握;抓握過(guò)程中,角度傳感器采集連桿機(jī)構(gòu)測(cè)量的手指各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角信號(hào);
(3)所采集的轉(zhuǎn)角信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后輸入到數(shù)據(jù)采集卡,由計(jì)算機(jī)求得抓握的過(guò)程中從機(jī)器人所需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度;
(4)計(jì)算機(jī)按照所需要的轉(zhuǎn)動(dòng)的角度向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào),經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器后驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行抓握操作;
(5)當(dāng)從機(jī)器人抓握物品的過(guò)程中,收集從機(jī)器人手所受的力信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后輸入到數(shù)據(jù)采集卡;
(6)計(jì)算機(jī)按照從機(jī)器人受力的情況計(jì)算出所需產(chǎn)生的反饋力進(jìn)而計(jì)算出所需的控制電流值,然后向數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào),控制磁流變阻尼器產(chǎn)生一定的阻尼力,進(jìn)而使操作者感受到力覺(jué);
(7)當(dāng)人感覺(jué)所受的反饋力不足以拿穩(wěn)物品的時(shí)候,重復(fù)(2)~(6)的過(guò)程,直至操作者感覺(jué)到力足以拿起物品。