基于电阻应变计的飞机驾驶杆力传感器研制

随着飞机向多电、全电方向发展,通过测量驾驶员操纵力,可以作为飞控系统控制飞机飞行的输入参数,以及故障或事故原因定位分析的重要参数。将飞机驾驶杆与载荷机构之间的连杆设计为电阻应变式测力传感器,在描述传感器工作原理的基础上,设计了量程为±500N的测力传感器,实现了驾驶员操纵力实时监测,综合误差小于1%F·S。给出了弹性体设计、应变计选择、灵敏度计算和桥路补偿的方法,为新研飞机研制或现有飞机加改装驾驶杆力传感器提供了参考。     

某型飞机杆力加载装置试验器设计

杆力加载装置是飞机操纵系统的一个重要构件,其工作性能对飞机的操纵品质具有重要影响.分析了杆力加载装置的工作原理和性能检测要求,设计了杆力加载装置的通用自动试验器,试验证明：该试验器稳定性好,检测精度高,满足杆力加载装置的检测要求.     

民机驾驶盘力测试技术研究

飞行员通过驾驶盘实现对飞机的俯仰控制,其操纵力的大小决定了飞行任务的强度,需要设计出符合适航标准及飞行员操作习惯的操纵力。通过研究驾驶盘操纵力的测量方法,创新性地设计了一套简易且有效的、能够适用于地面及空中的操纵力测量方案。通过对测试要求的分析、关键测试组件材料的确定、结构设计及强度校核,实现了驾驶盘操纵力的测量,为具有钢索传动特征的驾驶盘力测量提供了有益的参考。     

液压操纵负荷系统惯性补偿方法研究

操纵负荷系统是飞行模拟器的"飞行"操纵系统,其主要作用是逼真的复现驾驶飞机时的操纵力感。其中,惯性力感是高级别模拟器必须模拟的力感之一,当操纵负荷系统自身的机构惯量比较大时,要模拟较小的惯性力感就必须要补偿机构的部分惯量。为此提出了基于力回路的惯性补偿控制方法,在不对硬件做任何改动的情况下,实现了操纵负荷系统的惯性补偿。首先给出了基于力回路操纵负荷系统的控制系统结构并建立了数学模型,然后通过推导力感特性揭示出惯性补偿原理并进行了稳定性分析,提出了稳定条件,最后通过实验验证了所提出的惯性补偿方法的稳定性和有效性。     

介绍一种液压测力仪

在飞机平尾操纵系统检测仪的研制过程中,要求测定驾驶杆的杆力,为此,设计了液压测力仪,如图1所承。活塞与缸体之间采用O型密封,选取断面直径d,为2.4mm的密封圈,按照液压传动设计手册规定,活塞槽宽B为2.6mm。在实验、实测中,摩擦力的值有些     

涡桨动力装置控制构型浅析

涡桨飞机动力装置控制系统通常包括发动机控制系统、螺旋桨控制系统及机上相关设备.传统控制构型采用功率杆控制发动机功率,状态杆控制螺旋桨转速/桨距.近年来出现了功率杆集成控制发动机功率和螺旋桨转速/桨距的设计构型.单杆控制构型具有操纵简单,重量轻,设备安装空间小等优点.本文提供了典型双发涡桨飞机动力装置控制系构型及其特点分...     

基于飞机飞行操纵系统卡阻问题研究

飞机飞行操纵系统主要负责将飞行员发出的指令传送至控制面,通过驱动舵面偏转控制飞机的俯仰、偏航与滚转等姿态,倘若操纵系统出现卡阻故障极易引发重大飞行事故,影响到飞机的安全飞行与着陆。本文简要概述了飞机飞行操纵系统及系统卡阻的危害性,分别分析了CCAR25部与CCAR23部针对飞行操纵系统卡阻的适航条款界定与设计对策,围绕方向舵卡阻、升降舵卡阻、副翼卡阻三个层面,探讨了飞机飞行操纵系统的具体卡阻问题及其试验方案,以期为飞机飞行操纵系统的优化设计与飞机的安全航行提供借鉴意义。     

飞行模拟器操纵负荷系统的数学建模及仿真研究

对飞行模拟器操纵负荷系统进行数学建模,为适应不同模拟对象和不同工作模式杆力特性变化要求,提出了三段式跟踪力模型。分析了驾驶员操纵产生的位移扰动对电液伺服施力机构的影响,找出了提高跟踪性能的关键因素——多余力和稳态误差。通过采用结构不变性原理及PID控制来实现力的逐点跟踪。仿真结果表明,利用三段式跟踪力模型,并且采用前馈校正策略加PID控制,可实现动态模拟,并且有效地减小多余力,控制稳态误差,达到力跟踪精度性能的要求,为构建操纵负荷系统原理样机提供了数据参数和控制策略的依据。     

飞行模拟器操纵负荷系统的数学建模及仿真研究

对飞行模拟器操纵负荷系统进行数学建模,为适应不同模拟对象和不同工作模式杆力特性变化要求,提出了三段式跟踪力模型.分析了驾驶员操纵产生的位移扰动对电液伺服施力机构的影响,找出了提高跟踪性能的关键因素--多余力和稳态误差.通过采用结构不变性原理及PID控制来实现力的逐点跟踪.仿真结果表明,利用三段式跟踪力模型,并且采用前馈校正策略加PID控制,可实现动态模拟,并且有效地减小多余力,控制稳态误差,达到力跟踪精度性能的要求,为构建操纵负荷系统原理样机提供了数据参数和控制策略的依据.     

断路器弹簧操动机构双四杆机构优化设计

断路器弹簧操动机构中四杆机构的结构参数直接影响着断路器动触头的速度和位移。很多厂家在生产弹簧操动机构过程中,四杆机构设计较多为经验设计,需要不断试验、修改、比较。为适应实际生产过程中不同机构输出要求,能够快速准确给出四杆机构系统的理论设计方法和修改方案尤为重要。文中通过分析四杆机构与断路器弹簧操动机构的输出特性的关系,按照输出力特性设计铰链四杆机构结构参数。基于粒子群优化算法求解计算结果,运用MATLAB编程设计图形用户界面。图形用户界面中通过调整相应参数可以快速修改方案并得到计算结果,使弹簧操动机构四杆机构设计直观方便。     

面向自然人机交互的力触觉再现方法综述

力触觉再现技术借助力触觉人机接口设备,提供了操作者与虚拟环境之间的力触觉交互,使得操作者能够主动地触摸、感知和操纵虚拟物体,从而有效增强了虚拟现实等系统的真实感和沉浸感,进一步拓展了虚拟现实等技术的应用领域。传统的穿戴式、力反馈操纵杆式力触觉再现设备在便携性、操作空间等方面存在局限性,随着计算机技术与消费电子的快速发展,面向自然交互的力触觉再现方法受到广泛的关注。评述了传统的穿戴式、力反馈操纵杆式力触觉再现设备后,重点阐述了非固定式和非接触式的两类面向自然交互的力触觉再现方法。在对比分析不同的力触觉再现方法之间的差异后,探讨了面向自然交互的力触觉再现方法的未来发展方向。     

A new impedance force control of a haptic teleoperation system for improved transparency

In this study, a new impedance force control model of a haptic device for teleoperation is developed and analyzed. A new contact force model for the haptic device and the human hand is provided. Movements of the human hand give additional force disturbances to the force control system. Disturbance force model by haptic dynamics and hand movements is fully analyzed and included in the control system design. An adaptive control scheme is proposed to improve system transparency by achieving good force tracking performance, while simultaneously compensating human hand disturbances and sensor noises. A separate reference model for every DOF is proposed to satisfy tracking performances. Adaptive control gains cover force tracking performance and compensates for human hand disturbances while providing robustness to sensor noises.

     

力／触觉再现虚拟现实系统的实现方法研究

力／触觉再现技术通过提供给操作者作用力的感觉,极大地增强了虚拟现实系统的真实感,并且拓展了虚拟现实技术的应用领域。该文论述了由力／触觉设备、操作者和计算机仿真环境组成的力／触觉再现虚拟现实系统体系结构,分析了系统实现过程中需要着重注意的系统稳定性问题,包括操作系统引入误差、作用力计算刷新率和速度估算等。最后,结合Delta力／触觉设备,实现了基于PC机的力／触觉再现虚拟现实原型系统并进行了实验。对于力／触觉再现的深入研究具有指导意义。     

鼠标形桌面主操作手的设计

为了实现对灵巧手的主从控制,设计了一个鼠标形桌面主操作手。主操作手将操作者手指的运动位置实时传递给从手,在从手抓取物体的过程中,利用直流电机作为主操作手的主动力反馈控制源,通过直流电机的驱动电路控制电机的转矩,将从手感受的力反馈给操作者。整个系统由DSP控制器进行控制。     

基于电磁力控制的非接触式二维力触觉再现系统

力触觉再现提供了操作者与虚拟物体间的双向信息和能量交互,有效提高了虚拟现实等应用系统的真实感、沉浸感和 操作效率,成为人机交互的新兴技术和研究热点。 本文实现了一种新型的基于电磁力控制的二维力触觉再现系统,该系统由二 维背景电磁场产生和控制模块、指尖穿戴式永磁铁、人手位置检测模块和中央控制模块组成。 基于 ANSYS 有限元分析,确定了 系统中背景电磁铁线圈和指尖永磁铁的最优参数,获得指尖永磁铁所受电磁力与二维可控背景电磁铁驱动电流、指尖电磁铁位 置的映射关系,形成离线仿真数据。 提出了基于离线仿真数据实时插值的二维力触觉再现中电磁力控制方法。 在实现系统原 型的基础上,开展了作用力阈值感知基础实验和三维虚拟物体识别实验。 实验结果表明,两种三维虚拟物体的识别实验成功率 分别为 85. 7% 和 71. 4% ,有效验证了本文所设计力触觉再现方法的有效性。     

Contribution to the design of robotized tele-echography system

This paper introduces the design of a master-slave robotized system for tele-ultrasound application. The objective of these researches is to design the slave manipulator of this system and its control device (master part). The specification process of the architecture kinematic is based on the analysis of expert’s gesture during ultrasound examinations. These studies have been carried out using a motion capture system. The medical gestures were analyzed in terms of ultrasound probe attitude and used in the definition of the kinematics specifications of the proposed manipulator. The Spherical Parallel Mechanism is selected because its characteristics meet the constraint requirements. The optimal synthesis of spherical parallel manipulators is performed using a real-coded Genetic Algorithm based method. Simulations on the actuator responses of the structure allowed us the validate it. In order to control this robot, we have also designed a haptic device that provides easiness to use as well as force feedback. Its orientation control strategy is based on a use of an adaptative kalman filter which efficiency was demonstrated during experimentations.     

指端可穿戴式力触觉交互装置设计与评估

可穿戴式力触觉交互技术作为力触觉交互技术的一个分支,可以为操作者提供更为真实、自然的人机交互体验。设计了一种指端可穿戴式力触觉交互装置,装置由穿戴于腕部的控制盒以及穿戴于指尖的部分组成,穿戴于指尖的部分重约30 g,尺寸为38 mm×31 mm×50 mm。装置采用连杆机构,可实现三自由度的力触觉反馈。装置使用蓝牙通信,具有小型轻便、穿戴方便的特点。通过方向感知与识别实验证明,装置可在指腹面产生8个有效的方向性信息,而且每个方向都可以为人所正确感知。此外,虚拟环境交互实验证明,装置可帮助人在虚拟环境中控制交互力的大小,并提高人机交互的效率。     

基于力触觉手柄的虚拟环境力反馈交互系统稳定性分析

基于力触觉手柄的虚拟环境(VE)力反馈系统在人机交互领域得到广泛应用,稳定性是系统正常工作的前提。首先将力反馈设备、虚拟交互环境以及操作者作为独立模块单独建模,再基于阻抗再现方法建立力反馈交互系统闭环控制模型,并利用赫尔维兹判据推导了系统稳定的条件,利用频率响应函数分析了刚度和阻尼、零阶保持器的信号保持时间间隔以及操作者阻抗对系统稳定性的影响,给出了虚拟刚度、虚拟阻尼以及操作者阻抗等影响因素的临界稳定条件。利用研制的力反馈触觉手柄构建了实验系统并进行了实验研究,针对不同的力反馈频率和不同的阻抗分析了不同条件下的系统稳定性。实验结果证明了理论分析的正确性。     

Laboratory-level telesurgery with industrial robots and haptic devices communicating via the internet

With recent advances in data communications and robotic engineering, surgical robots have evolved into telerobotic surgical platforms that permit surgeons to operate on patients from remote locations using robotic instruments. Even so, telesurgical systems need to be improved by considering haptic sense or force feedback. In this study, a laboratory-level telesurgical system with force feedback was developed using industrial robots and commercial haptic systems operating over the Internet. Telesurgery via high-bandwidth UDP/IP communication was successfully conducted on objects mimicking human organs by the surgical robot system commanded by a surgeon 40 km away. During the test experiment, the surgeon could feel the interaction between the instruments and the tissues. The time delay was less than 45 ms with very little discrepancy between the command of the haptic device and the movement of the robot. This technology is useful for developing a clinically applicable telesurgical robot system that could be used in various emergency situations.     

Development of a hand exoskeleton system for index finger rehabilitation

In order to overcome the drawbacks of traditional rehabilitation method,the robot-aided rehabilitation has been widely investigated for the recent years.And the hand rehabilitation robot,as one of the ...