面向虚拟制造和装配的触感接口

触感接口是实现操作者与虚拟环境之间触感信息交互的关键环节,从触感的生理学基础入手,介绍了与触感接口相关的概念与技术内涵,概述了触感接口技术的特点与应用现状,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

颞骨手术虚拟触感装置设计及其运动学分析

针对现有颞骨手术术前培训手段存在的问题,设计了一种具有结构简单、位姿解耦、自重平衡特点的5自由度力反馈触感装置。其采用水平放置的平行四边形结构,使得前后和左右两个位置自由度均满足重力平衡;对于后3个姿态自由度,采用驱动电机补偿的方式实现了完全重力补偿,进而实现了整个触感装置完全重力平衡;在触感装置结构设计的基础上对触感装置开展了工作空间分析,针对触感装置的运动学模型问题,基于旋量法建立了触感装置的正逆运动学模型;利用该模型,通过推导其末端雅可比矩阵,建立了速度模型;最后,通过Matlab对机构的条件数进行了分析计算,对机构灵活性进行了评价。研究结果表明:所设计的机构满足工作空间需求,其灵活性较好、精度较高,验证了触感装置机构设计的合理性。     

材料弹性对摩擦触觉感知的影响研究

材料弹性是影响触觉感知的物理属性之一，从皮肤的“感”和大脑的“知”系统研究材料弹性对触感的影响规律具有重要意义。通过对手指触摸不同弹性特征表面的摩擦、振动信号以及激发的触感脑电信号进行特征参数提取，建立了材料弹性模量E与触感特征参数的关系，实现了弹性表面触感的部分量化表征。结果显示：手指触摸橡胶材料的摩擦力以滞后摩擦分量为主；手指触摸陶瓷和塑料材料时滞后摩擦和黏着摩擦共同影响表面接触摩擦力。相关性分析显示材料E与手指触摸材料的摩擦因数μ、振动频谱最大幅值A_max、振动信号的递归参数角线长度均值L和垂直线段长度均值TT均呈负相关，表明材料E越小，振动系统的稳定性越差，复杂度越高。大脑触觉感知的加工时间为触摸开始后的200～400 ms之间，弹性触感激活的脑区主要是大脑中后部的顶叶区及枕叶区；相关性分析显示材料E和触感脑电P300峰值呈正相关，说明材料E越低，激发的大脑神经元兴奋度和注意力越低。手指触摸振动信号A_max与触感脑电信号的P300幅值负相关，表明触觉感受体的近端机械刺激与大脑的认知相关联。触摸过程的μ、A_max、...     

桌面型触感交互装置的构建与控制

研究设计了一种桌面型触感交互装置,阐述了该装置的机械结构以及安装在其上的传感器和驱动装置.此外,为了实现对从手灵巧手的控制,进行了硬件电路的设计,并且加工出触感交互装置的物理模型,并进行实验,对其功能进行验证.     

具有力-位补偿的触感装置控制体系结构

针对为改善系统透明性所遇到的由触感装置的力-位耦合特性所造成的两个主要问题,首先,介绍了双端口网络方法描述触感装置的系统特征;接着,阐述了四通道双向控制体系结构,并讨论在此体系结构下演化出的两种控制方法:位置误差控制和直接力反馈控制;最后,提出了一种模型参考力-位补偿策略,将力-位单元嵌入到直接力反馈控制体系结构中.研究结果表明,该控制体系结构可以实现触感装置的精确位置控制和真实力觉感知.     

意法半导体开发出电阻式多点触感单片控制器芯片

意法半导体公司开发出多点触感电阻式触摸屏控制器芯片STM32TS60，可用于多点触感元件、接近及触控键传感器。     

机器人触感装置力位解耦控制策略研究

通过将触感装置关节处的摩擦计入到系统的动力学模型中，在现有的力位补偿方法基础上分别建立摩擦力、重力、惯性力补偿模型进行附加力补偿，对于附加位移也通过建立附加位移模型进行了补偿，从而有效地提高了系统透明性及稳定性，使触感装置的控制精度更高，抗干扰能力更强。     

振动式片针组合表面粗糙度触觉再现研究

振动式片针组合触觉显示器是在切向和法向上分别对片阵和针阵施加非耦合的压电和电磁激振驱动,使振子振动的方位、振幅、频率都可以组合和控制,从而实现多种表面纹理触摸感的再现。笔者利用该触觉显示器开展了表面粗糙度的再现研究,引入不同阶灰度色彩的原理,横向振动采用片阵激发光滑触感,纵向振动采用针阵激发粗糙触感,并交织在一起同时刺激指尖皮肤,产生某种特定粗糙度触感。机械量测试和人心理实验结果都证实了这种片阵针阵组合振动激发对于不同粗糙度纹理再现是有效的。     

触摸屏触感振动反馈设计研究

作为一种全新的人机交互技术,触摸屏已广泛应用于工业、医疗、通信、娱乐、教育等领域.触觉感受作为提升用户体验的有效途径,也逐渐引起了研究者的关注.文中对触摸屏触感振动反馈系统设计进行了研究,建立了触摸屏振动系统的力学模型,对触摸屏进行了振动模态仿真分析,对模型的正确性进行了实验验证,以指导触摸屏系统触感反馈功能的设计.     

开放式数控系统与标准化

为了适应全球化竞争引发的市场的迅速变化,快速构建并重构制造系统,开放式数控系统应运而生。开放式数控系统必须遵循一系列的国际标准或行业事实标准,没有全面的国际标准就不可能有真正的开放式数控系统。概括了开放式数控系统的结构及其接口。外部接口主要是数控系统与企业管理网的接口、与伺服系统的接口、与I/O设备的接口,以及与数控加工程序的接口;内部接口主要是系统的组件之间交换信息的接口,即应用程序接口。阐述了对应于上述各类接口的标准和协议的具体内容,比较了SERCOS,MACRO和FireWare三种标准的主要特性,分析了接口标准的应用现状及发展趋势。研究结果表明,数字式接口将很快取代模拟接口,而SERCOS协议将成为数字伺服接口的发展方向。     

编码器反馈的闸门PLC控制系统

基于Profibus—DP总线技术，开发了以S7-300系列PLC为核心，以旋转编码器检测闸门位移实现反馈，以触摸屏为人机界面的水库闸门监控系统。     

桑枝食用菌培养基加工设备控制系统设计

介绍了采用可编程控制器(PLC)、触摸屏和组态软件MCGS构成的桑枝食用菌培养基自动化加工设备的控制系统,阐述了控制系统的基本功能、硬件组成和软件设计.     

关于机械结合部接触理论的研究

首先介绍了结合面的基本理论，然后建立了结合部相对位移的算法和结合部刚度的算法，更好地反映了结舍面的非线性特性，为以后的复杂结合部解析奠定了基础。     

含裂纹螺接件应力强度因子三维有限元分析

对飞机结构螺接件来说,最主要的强度问题之一,是在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展。而目前对含裂纹螺接件的应力强度因子(Stress intensity factor,SIF)分析多以简化的二维有限元模型为主。为此,在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建含裂纹螺接件的三维有限元分析模型,通过分析得到不同损伤模式下的SIF与裂纹长度沿板厚度方向的变化曲线。结果表明,虽然螺接件孔边裂纹是复合型裂纹,但Ⅰ型SIF起主导作用,Ⅱ型和Ⅲ型SIF可忽略不计;在裂纹长度一定时,接触面处的SIF最大,外表面处最小,孔边双侧裂纹对称时的SIF大于孔边单侧裂纹情形;裂纹长度相同时,含沉孔螺接件接触面上的SIF大于直孔情形时相应的SIF,而外表面的SIF趋势则恰恰相反。     

基于电荷转移技术的触摸键原理及应用

介绍基于电荷转移技术的触摸键基本原理，并以QT240芯片为例，详细讨论了触摸键的功能、特点，及其在自动化仪表人机界面领域的具体应用实例。     

基于PLC和触摸屏的高精度皮革压花机控制系统

介绍了一种新型的压花机高精度长度控制系统。该装置利用可编程控制器和触摸屏组成串行通信系统,将编码器采集到的数据在触摸屏中显示,利用伺服电机控制压花机运行长度,有效地降低了电机故障率,提高了企业的经济效益和竞争力。     

基于ARM7和uIP的电脑横机以太网接口构建

指出了在网络型触摸式电脑横机控制终端中实现以太网接口的必要性.根据电脑横机的技术要求,选择S3C44BOX作为主控芯片,RTL8019AS作为以太网接口控制芯片,设计了控制终端以太网接口硬件电路.给出了uIP协议栈在S3C44BOX上的移植方案,对数据包的接收模式和数据包的校验进行了改进,增加了实现UDP调用的宏UIP_UDP_APPCALL(),构建了基于S3C44BOX的以太网接口.最后,给出了应用程序中使用uIP协议栈进行TCP、UDP通信的方法.     

纳米三坐标测量机接触式测头触发控制

为高灵敏度纳米三坐标测量机(nano-CMM)接触式测头提出了一种高精度高效率的触发控制策略。该策略使用了一种自行研制的4-DVD接触式测头,工件接触测头产生的微小变形会导致测头产生灵敏度极高的触发信号。系统使用超声波马达整合不同驱动模式,实现了高速逼近和低速触发的有效结合。触发过程使用了二次触发策略,即第一次触发获得接触位置的范围,第二次触发用极低的速度,详细记录触发点附近的触发信号,并通过线性拟合的方式求得信号曲线转折点,即为触发位置。该方法解决了驱动分辨率和行程大小的矛盾。实验结果显示:该方法可以有效地避免测头系统的塑性形变,触发位置的重复性可在10 nm以内。结果表明,本文提出的nano-CMM接触式测头触发控制策略在保证精度和稳定性的前提下,表现出了良好的控制效率。     

非接触式单探头超声波物位检测仪的应用

本文介绍非接触式单探头超声波物位检测仪的原理，分析影响检测仪正常使用的因素及其安装要求。     

四足机器人Trot步态的偏航运动控制

为解决四足机器人Trot步态的偏航运动控制问题,借鉴两轮差速驱动的原理将机身的运动分解为两着地腿的运动,再基于弹簧倒立摆模型对单个着地腿的前进速度和侧移速度进行控制,最后通过控制两着地腿的运动来控制机器人整体的运动,从而实现对机器人偏航角的控制.基于这种思想,可以对偏航角、前进速度和侧移速度的控制进行统一设计,简化了基于三维模型的四足机器人运动控制的难度.在虚拟样机中进行仿真实验,发现控制方法在前进速度为零和非零时都能对偏航角进行很好的控制.