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1、基于磁流变液的力/触觉再现系统研究进展·1·基于磁流变液的力/触觉再现系统研究进展文辞,宋爱国,王爱民(东南大学仪器科学与工程学院远程测控技术江苏省重点实验室,江苏南京210096)摘要:力/触觉再现技术是当前新兴的研究领域。介绍了最近10年来基于磁流变液的力/触觉再现系统的国内外研究进展情况。总结了基于磁流变液的力/触觉再现技术的研究内容,包括执行装置的结构设计、模型研究以及再现系统控制研究,讨论了基于磁流变液的力/触觉再现系统开发过程中的关键技术,如提高便携式触觉接口中执行装置的力矩/重量比,减小
2、静态力、克服被动系统力/触觉表达局限性,指出了今后发展的趋势。阐述了基于磁流变液的力/触觉再现系统的优势,并展望了其应用前景。关键词:力/触觉再现;磁流变液;执行装置中图分类号:TP24文献标识码:A文章编号:1000-8829(2009)11-0001-05DevelopmentofMagnetorheologicalFluidsBasedHapticDisplaySystemsWENCi,SONGAi2guo,WANGAi2min(RemoteMeasurementandControlKeyLab
3、ofJiangsuProvince,SchoolofInstrumentScience&Engineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Thehapticdisplaytechnologyisafrontierresearchareacurrently.Thedevelopmentsofmagneto2rheologicalfluidsbasedhapticdisplaysystemsinthelastdecadeareintr
4、oduced.Magnetorheologicalfluidsbasedhapticdisplaytechniqueincludesactuatordesign,modelinganddisplaysystemcontrol,somekeyissuesarediscussed,suchasahightorque/weightratioinportablehapticinterfaces,alowstaticforceandalimita2tiononpresentinghapticofpassivet
5、ypesystems.Andthedevelopingdirectionofamagnetorheologicalfluidsbasedhapticdisplaysysteminthefutureispointedout.Finallytheadvantagesofthesystemarepresentedandtheapplicationprospectisforecasted.Keywords:hapticdisplay;magnetorheologicalfluids;actuator在遥操作机
6、器人控制系统中,力/触觉反馈信息可专门人才(如外科医生、飞行员、航天员)的训练等领以提高工作效率,使机器人能够顺利地完成一些复杂域。比起人体其他部位,人们主要是用手与环境接触,和精细的任务,尤其对于接触性作业任务更是如此。研究人员研制了各式各样的向手或手指提供力/触觉顺应遥操作机器人系统的需求而发展起来的力/触觉反馈的接口装置,如广泛使用的已成功商业化的[1][2]再现技术,随着计算机、虚拟现实等技术的发展,其应PHANToM系列,力反馈数据手套CyberGrasp,用领域己经远远不局限于遥操作机器人
7、系统,它可广Rutgers人机接口实验室研制的RutgersMasterII2[3]泛地应用在娱乐、康复、汽车驾驶、远程外科手术、高级ND力反馈数据手套等。这些力/触觉再现装置都采用电机或气压驱动方式,这样的主动式力/触觉再现装置在安全性方面存在不足,当发生故障时,操作者有可收稿日期:2009-05-22能受到伤害。为了确保操作者的安全,研究者们将目基金项目:国家自然科学基金资助项目(60775057,60675047);光投向了被动式力/触觉再现技术。电流变液(ERF,国家863高技术项目(2006
8、AA04Z246,2009AA01Z311);教育部electrorheologicalfluids)和磁流变液(MRF,magneto2重点项目(107053)rheologicalfluids)以其独特的流变性能吸引了众多研作者简介:文辞(1967—),女,工程师,博士研究生,主要研究领域为力/触觉再现技术;宋爱国(1968—),男,教授,博士生导究者和研究机构致力于基于电流变液和磁流变液的被师,主要研究领域为机器人传感与控制技术;王爱民(1968—
