导读:本文包含了力反馈装置论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:偏磨,液力反馈,受力分析
力反馈装置论文文献综述
霍冠彤[1]（2018）在《防偏磨液力反馈装置的研制》一文中研究指出针对A油田开发时间延长,综合含水上升,偏磨现象严重,研制了防偏磨液力反馈装置,为解决偏磨探索一种新的途径。本文简要分析了常规状态下杆柱受力情况、特点,介绍了防偏磨液力反馈装置结构、原理、特点。(本文来源于《化学工程与装备》期刊2018年07期）
薛丽[2]（2018）在《面向手术机器人针穿刺的虚拟力反馈装置设计与控制》一文中研究指出针穿刺技术在医疗领域应用广泛。传统的穿刺方式是由医生在图像引导下手动将针刺入体内,这导致医生长期暴露在射线环境中。机器人辅助遥操作针穿刺系统是一种可以防止医生长期暴露在X射线下的有效方式。当患者躺在CT室内时,穿刺的位置和深度由远端的医生通过遥操作的主手端控制。研究表明,在遥操作中为操作者提供实时力觉反馈能让操作过程更加安全、高效,并能提高操作精度。在穿刺过程中,通过力反馈装置能够将远端的力信号传递给人手。本文设计了一种面向手术机器人针穿刺的2自由度力反馈装置,主要包含以下工作:首先,结合针穿刺力学特点与人机交互机构的运动规律,开展了 2自由度针穿刺力反馈机构的机械设计,机电传动模型的建模与选型工作。其次,引入针穿刺中的解析理论模型对穿刺过程中针和软组织力学特性开展实验分析,分别选取鸡肉与猪瘦肉,对穿刺针直径和穿刺速度对软组织穿刺力的影响进行实验研究。再而,结合针穿刺的力学特点,提出了一种新的针穿刺反馈力控制算法。该算法包括两个闭环控制,内环是高带宽的电机电流控制以提升响应速率,外环是PID力控制来实现穿刺力的在主手装置的精确再现。对力控制算法的稳定性进行分析,并通过LABVIEW进行控制系统的软件编程与调试工作。最后,利用设计的机械装置与力控制系统,进行力反馈装置软硬件调试与相关实验研究。以鸡肉、猪肉组织为穿刺对象,进行了主从手的实时双边力反馈实验,观察力反馈装置的跟踪效果。同时开展了不同穿刺针直径,不同穿刺速度下穿刺力的反馈控制效果。实验结果表明了本文提出的针穿刺力反馈装置及控制系统的设计方法具备合理性与可用性,为手术机器人的力反馈装置设计与控制提供了新思路。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-06-30）
欧惠棠[3]（2018）在《虚拟手术中的接触力计算及力反馈装置设计》一文中研究指出虚拟手术是将计算机图形学、生物力学、临床医学、计算数学、机器人技术等多个学科融合在一起的虚拟现实技术研究方向。虚拟手术最重要的一个应用就是进行手术训练,而在虚拟手术训练系统中,力觉感知至关重要。接触碰撞是虚拟手术训练中最基本的交互形式,如何模拟出真实手术中的接触力,对虚拟手术训练的真实感具有决定作用。在虚拟手术接触力的计算中,需要考虑碰撞对象、接触力的类型。本文以虚拟膝关节镜手术训练为对象,对游离体摘除手术过程中的接触力进行研究,计算出较高精度的接触力。设计加工了具有六自由度的,带力反馈的膝关节镜手术训练硬件装置进行实验。主要研究内容包括:(1)建立虚拟手术中的力学模型。通过相关的物理引擎知识,分析虚拟手术中的力;使用粒子系统表示虚拟手术中的刚体和变形体,能够适用于物理定律的数值计算;拉格朗日动力学能为图元对象添加正确的物理本构规律和动力学约束;并使用有限元方法使图元对象发生变形。基于此,建立虚拟手术中对模型对象施加力,产生力的交互。(2)带摩擦的接触力的计算。通过建立计算机图形学物理仿真中最为常用的粒子系统,能近似虚拟手术中的变形体和刚体对象。建立力觉模型后,通过碰撞检测分析,找出潜在的碰撞点,并建立碰撞约束和摩擦约束上网数学模型;最后通过类高斯-赛德尔算法,求解实时摩擦接触力。(3)力反馈装置的设计。设计了六自由度带力反馈的微创手术训练装置,该设计依据真实的膝关节镜手术操作过程,在设计中考虑了串并联机构的利与弊。该设计已提交发明专利申请,进入了实质审查阶段,并加工出了装置样品,实验过程中运行状态良好。(4)接触力与力反馈装置的关联。在所开发的虚拟手术训练软件系统中进行接触力的计算后,将力输出到所设计的力反馈硬件装置,并传递至人手,达到力的感知。并通过对力反馈装置添加力传感器和应用闭环控制系统,能补偿装置本身重力、惯性、摩擦所带来的误差。由于软件和硬件的更新频率不同,因此使用虚耦合技术,软硬件之间的连接是异步数据传输。本文结合生物力学、计算机图形学、物理仿真技术,提出一种接触力计算的方法;并结合实际手术操作,利用机器人技术,设计出与之配合的力反馈装置。经过反复测试,运行效果良好,能够满足实时力的输出和大小控制。(本文来源于《广东工业大学》期刊2018-06-01）
林珍[4]（2018）在《叁自由度人机交互力反馈装置及应用》一文中研究指出随着虚拟现实技术的日益发展,力反馈技术作为人与环境交互的重要手段,得到了广泛关注及应用。力觉不仅能够让人体感受到物体的硬度、重量和惯性等信息,同时能够帮助人体判断物体的运动状态和运动趋势。传统的人机交互接口主要依赖于视觉听觉信息反馈,缺乏力触觉感知,容易因信息感知单一和模糊而出现判断和操作的失误,系统应用可靠性降低。作为人机交互的接口设备,在虚拟现实和遥操作系统中,能够精确提供大范围力反馈至关重要。本文针对目前国内外成熟化力反馈产品如数据手套、可穿戴设备、专用设备等存在力反馈设备量程小,体积大,结构复杂的不足,采用Solidworks设计了一款通用性强、量程大的力反馈装置结构图并设计了两款人机交互应用软件。力反馈装置下位机系统采用STM32系列单片机作为主控制器,主要完成采集力反馈装置运动位置信息、驱动力反馈执行器以及实现与人机交互软件的通信功能。并分别在Visual Studio C++结合OpenGL图形库平台和Unity 3D环境开发了两款不同的交互软件(一款是基于虚拟机械臂,另一个是基于虚拟假手),该系统可通过力反馈装置控制虚拟场景对象完成特定任务,力觉与视觉的反馈增强了操作者的临场感,提高了工作效率。本文的创新点在于:(1)力反馈装置结构非耦合的设计方法,有利于力反馈装置位置的解算,提高了上位机交互软件中的解算效率。(2)在绘制的力反馈装置叁维Solidworks结构原理图基础上,采用Adams软件对其进行建模分析,推导该力反馈装置力反馈输出方案的可行性,通过建模仿真,减小研制开发成本,缩短研制周期;同时对机构部分反馈力进行补偿,改善力反馈效果。(3)以OpenGL和3D Max相结合的方式对虚拟操作场景进行高度仿真,并通过界面多视角显示实时虚拟场景,采用层次包围盒的碰撞检测算法,提高操作人员操作效率。(本文来源于《东南大学》期刊2018-05-25）
赵以恒,黄锟,孔祥任,黄泽兵,黄耀鑫[5]（2018）在《基于磁流变液的线控转向力反馈装置探究》一文中研究指出传统的汽车转向系统方向盘与车轮之间采用的是机械连接:即通过多个万向联轴器使转向角度达到使用要求,但这种传统转向装置最大的问题在于它的转向传动比是确定不变的,转向范围窄。此外,该机械结构与多个部件连接,增加了车辆的重量,降低了驾驶舒适度。如果转向装置不使用机械连接,而采用电气连接,则驾驶员首先控制方向盘转换为电信号,然后将电缆介质传递给控制单元,控制单元则基于相应的算法。指令的控制转移到执行机构,最终执行机制是对应的。由于没有机械连接,轮胎对路面力的感知不能直接传递给驾驶员,因此提供合适的道路仿真是电气连接转向系统的主要方面,绝大多数线控转向机构采用。电机作为执行器执行力反馈和模拟道路感。但如果力反馈失败,电机拖动方向盘事故的方向,这将造成隐患,因此有必要使用被动或主动地理控制的系统来模拟路感。(本文来源于《电子制作》期刊2018年09期）
王琰,吴洪涛,徐梓菲[6]（2018）在《基于多观测器的力反馈装置反向驱动补偿研究》一文中研究指出针对力反馈主手反向驱动存在阻力的问题,提出了一种基于多观测器相结合的控制方法,即以单支链模型为研究对象,设计了两个状态观测器进行反向驱动补偿研究。一个是基于广义惯量的扰动观测器,用于对扰动力进行估计;另一个是全维速度观测器,用于对速度进行估计。在MATLAB/Simulink中搭建仿真实验环境,通过仿真实验验证了补偿方法的有效性。最后基于该方法进行了力反馈主手的反向驱动补偿实验。实验结果表明:反向驱动力减小了70%以上,力反馈主手的反向驱动性能得到了显着提高。(本文来源于《机械设计与制造工程》期刊2018年01期）
王琰[7]（2016）在《一种六自由度力反馈装置的设计与研究》一文中研究指出随着虚拟现实技术的发展,力反馈主手的重要地位也日益凸显。作为交互式探索系统中不可或缺的组成部分,力反馈主手可以实现人与虚拟环境之间的运动和力的信息传递,再现人手与环境之间的接触情况,增强了虚拟现实的临场感。本文针对现有力反馈主手存在的结构刚度较低、输出能力有限以及应用单一化等问题,面向通用操作对象,设计了一种具有较大输出能力的六自由度力反馈主手。根据力反馈设备对刚度、反向驱动性及输出能力等性能的要求,对现有的两种并联机构进行改进,并组合成混联机构作为主手的机械本体。对该机构的正、逆向运动学进行了分析。根据分析结果,为了在保证力传递性能的同时使结构保持紧凑,提出了灵巧度与体积指标相结合评价指标,并以此为目标对机构的尺寸参数进行了优化;考虑到定位并联机构的运动部分质量较大,需要对其动力学进行分析。采用Newton-Euler方法建立了递推形式的动力学模型,并分别在Simulink环境和ADAMS环境下进行了仿真验证,结果表明建立的数学模型基本正确。根据所提出的设计指标,在运动学分析的基础上对力反馈主手的机械机构进行了详细设计。对转动副接头结构进行了优化,扩大了转动副的运动范围;采用蒙特卡洛方法对反馈力与主手位置的关系进行了分析,指出了反馈力最大的两个对角位置;根据计算结果进行电机、驱动器以及运动控制卡等元器件的选型,最终装配完成力反馈主手的硬件主体。针对力反馈主手操作过程中存在反向驱动阻力的问题,从动力学补偿与摩擦力补偿方面进行了研究。采用时滞估计方法,由理想动力学模型计算得到动力学补偿力。然后对移动关节与转动关节的摩擦力进行了研究,采用静摩擦+粘滞摩擦+库伦摩擦的形式对摩擦力进行建模,并通过实验的方法分别对转动关节与移动关节摩擦模型中的关键参数进行了辨识,采用前馈的方式,将动力学模型与摩擦模型加入控制器中以补偿反向驱动过程中的阻力。实验结果表明采用反向驱动补偿控制后反向驱动力降低了70%以上。对力反馈过程中两个阶段分别进行控制系统的设计:在遥操作阶段采用反向驱动补偿达到柔顺控制的效果。而在力反馈阶段则采用基于位置的阻抗控制方法对电机的输出力进行控制,达到模拟虚拟环境中的接触的目的。由于主从操作中通常是异构映射,因此对力反馈主手的运动学映射进行了研究,提出了一种基于位置与速度的变比例映射方法。最后通过实验表明,在遥操作阶段人手能够自由地操作力反馈主手;在力反馈阶段,主手能够根据给定的阻抗参数和运动状态输出相应的反馈力,准确地模拟出人与虚拟环境之间的接触情况。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2016-12-01）
李博维[8]（2016）在《手部力反馈装置及系统研究》一文中研究指出随着虚拟现实技术和遥操作技术的发展,力反馈设备作为一种新型的人机接口设备,给操作者带来了更加强烈的临场感效果,也创造了更加自然的人机交互方式,手部力反馈作为力反馈技术的一种,可以应用到多个领域,因此手部力反馈技术的研究对多个行业的发展都起到关键的作用。手部力反馈设备性能和力反馈效果会直接影响到整个虚拟系统或者遥操作系统的执行性能。目前,国内外力反馈产品还较少,力反馈设备量程小,体积大,比较复杂,存在一些问题需要改进,在力反馈精度、通用性、稳定性等方面还有待提高。本文针对以上的一些问题设计了一款小型高精度的叁自由度手部力反馈设备,并对其配套的软件和控制进行了详细的研究。所设计的手部力反馈设备具有位置精度高、工作空间大、各自由度之间无耦合、稳定性好、通用性较强等优点。本文的主要工作和创新点在于：(1)根据手部力反馈设备的原理和设计原则,采用SolidWorks设计叁自由度力反馈手柄的结构,手柄的整体结构中叁个转轴垂直相交于一点,叁个方向的转动和反馈力之间没有耦合,采用伞齿轮传动,提高了结构的紧凑性。(2)完成力反馈手柄的系统设计,采用两级处理器的进行控制,上下位机之间通过串口交换数据。硬件电路基于STM32F103系列的微处理器完成位置信号的采集和电机驱动。PC软件构建了数据显示模块和叁维虚拟场景模块,采用多线程的方式将力觉刷新独立于单独的线程中以提高力觉刷新率。(3)分别对操作者、力反馈手柄和虚拟环境进行建模,基于阻抗再现的形式对系统总体建模,利用赫尔维兹代数判据给出系统稳定性条件,讨论了虚拟环境参数、零阶保持器、操作者阻抗对系统稳定性的影响。提出了一种基于自回归模型的预测方法和叁次B样条插值相结合的控制算法,能够提高系统的稳定性。(4)基于手部力反馈系统完成人机工程学实验,研究了引导力对操作效率的影响,复位力、虚拟物体运动速度、臂长对操作范围的影响,并对人体操作手柄的范围、速度、轨迹、手柄头舒适度等内容进行详细的分析和论证。(本文来源于《东南大学》期刊2016-05-30）
卢少波,何耀斌,胡林涛,康学忠[9]（2015）在《磁流变线控转向力反馈装置的设计与优化》一文中研究指出基于线控转向系统的要求,设计了一种利用转子周面和端面混合工作模式的磁流变力反馈装置。提出了昆合工作模式力矩模型及其磁路与结构设计方法,并运用有限元分析方法验证了理论设计方法的有效性。通过与周、端面单一模式对比分析表明,在产生相同力矩的情况下,混合模式可使结构更为紧凑;而为获得尽可能大的力矩,端面积与周面积比的合理范围在2~8之间。在特定条件下对装置进行优化的结果表明,混合模式力反馈装置能在质量较小的情况下,实现同等力矩要求的线控转向路感电机执行器的功能。(本文来源于《汽车工程》期刊2015年12期）
贾鸿[10]（2015）在《手术机器人并联式力反馈装置及控制算法研究》一文中研究指出主从式遥操作微创手术机器人是国内外医疗领域的研究重点。微创手术可以为患者和医生带来诸多好处,如切口小、手术时间短、恢复时间快等。力反馈是当今微创手术机器人的研究重点。带力反馈的手术机器人可以给医生提供对病灶部位的“感觉”,而这种感觉通常是医生进行诊断和治疗的重要依据。本文结合当前力反馈手术研究现状提供了并联式力反馈主手的软硬件系统、力反馈控制系统设计以及对应的力反馈控制算法研究。首先提出了整个力反馈主手装置的构型、选型、调试与配置。基于QNX微内核实时操作系统,围绕力反馈主手进行了软硬件环境的搭建与驱动的安装。对驱动器、编码器、六维力-力矩传感器给出了详细的配置步骤。接着给出了 CAN总线通讯的详细编程。针对主手手术环境对实时性的要求,依据驱动器自带的CANopen协议和CAN卡的读写规则,设计了通讯程序并测试和确定了所使用的对象字典。对各个驱动器进行节点设计后利用函数中规定的功能码进行服务数据对象SDO和过程数据对象PDO的实际编程。提供了编程中的多线程和优先级的解决办法。最后给出了实验验证。硬件搭建完成后对控制系统进行了设计。对力反馈主手的系统结构和控制方案进行了阐述。设计了对应的主手和从手控制方案。并给出了力反馈实际的框图。针对主从手的控制器分别进行了设计。在主手控制器中针对位置控制设计了模型参考自适应控制MRAC和PID控制两种方案。根据从手机械臂的机械特性,以及环境对象,对从手端力的控制器进行了设计。在间接力控制中利用脊柱的的阻抗模型,获取力到位置和角度的转换间接实现力的跟踪。仿真结果表明,设计的主从控制器能够满足力和位置的控制,从而说明了设计的控制系统与算法能够实现力的反馈。(本文来源于《东北大学》期刊2015-05-01）
力反馈装置论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
针穿刺技术在医疗领域应用广泛。传统的穿刺方式是由医生在图像引导下手动将针刺入体内,这导致医生长期暴露在射线环境中。机器人辅助遥操作针穿刺系统是一种可以防止医生长期暴露在X射线下的有效方式。当患者躺在CT室内时,穿刺的位置和深度由远端的医生通过遥操作的主手端控制。研究表明,在遥操作中为操作者提供实时力觉反馈能让操作过程更加安全、高效,并能提高操作精度。在穿刺过程中,通过力反馈装置能够将远端的力信号传递给人手。本文设计了一种面向手术机器人针穿刺的2自由度力反馈装置,主要包含以下工作:首先,结合针穿刺力学特点与人机交互机构的运动规律,开展了 2自由度针穿刺力反馈机构的机械设计,机电传动模型的建模与选型工作。其次,引入针穿刺中的解析理论模型对穿刺过程中针和软组织力学特性开展实验分析,分别选取鸡肉与猪瘦肉,对穿刺针直径和穿刺速度对软组织穿刺力的影响进行实验研究。再而,结合针穿刺的力学特点,提出了一种新的针穿刺反馈力控制算法。该算法包括两个闭环控制,内环是高带宽的电机电流控制以提升响应速率,外环是PID力控制来实现穿刺力的在主手装置的精确再现。对力控制算法的稳定性进行分析,并通过LABVIEW进行控制系统的软件编程与调试工作。最后,利用设计的机械装置与力控制系统,进行力反馈装置软硬件调试与相关实验研究。以鸡肉、猪肉组织为穿刺对象,进行了主从手的实时双边力反馈实验,观察力反馈装置的跟踪效果。同时开展了不同穿刺针直径,不同穿刺速度下穿刺力的反馈控制效果。实验结果表明了本文提出的针穿刺力反馈装置及控制系统的设计方法具备合理性与可用性,为手术机器人的力反馈装置设计与控制提供了新思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
力反馈装置论文参考文献
[1].霍冠彤.防偏磨液力反馈装置的研制[J].化学工程与装备.2018
[2].薛丽.面向手术机器人针穿刺的虚拟力反馈装置设计与控制[D].厦门大学.2018
[3].欧惠棠.虚拟手术中的接触力计算及力反馈装置设计[D].广东工业大学.2018
[4].林珍.叁自由度人机交互力反馈装置及应用[D].东南大学.2018
[5].赵以恒,黄锟,孔祥任,黄泽兵,黄耀鑫.基于磁流变液的线控转向力反馈装置探究[J].电子制作.2018
[6].王琰,吴洪涛,徐梓菲.基于多观测器的力反馈装置反向驱动补偿研究[J].机械设计与制造工程.2018
[7].王琰.一种六自由度力反馈装置的设计与研究[D].南京航空航天大学.2016
[8].李博维.手部力反馈装置及系统研究[D].东南大学.2016
[9].卢少波,何耀斌,胡林涛,康学忠.磁流变线控转向力反馈装置的设计与优化[J].汽车工程.2015
[10].贾鸿.手术机器人并联式力反馈装置及控制算法研究[D].东北大学.2015