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主从式遥微操作机器人力反馈控制系统的研究.pdf

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第卷第期机器人∂ 年月ΡΟΒΟΤ∏ 文章编号222 主从式遥微操作机器人力反馈控制系统的研究Ξ 孙立宁荣伟彬刘品宽蔡鹤皋 哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨 摘要本文研制出遥微操作机器人力反馈控制系统建立了比例缩放条件下系统的二端口网络模型并对控 制系统的稳定性进行了分析最后进行了实验研究实验结果表明在与物体接触时操作者能够获得持续而稳定的 接触力感觉为进一步的微操作实验研究奠定了基础 关键词遥微操作机器人双向力反馈比例缩放二端口网络模型 中图分类号×°文献标识码 ΡΕΣΕΑΡΧΗΟΝΒΙΛΑΤΕΡΑΛΦΟΡΧΕΦΕΕΔΒΑΧΚΧΟΝΤΡΟΛΣΨΣΤΕΜ ΟΦΤΕΛΕ−ΜΙΧΡΟΜΑΝΙΠΥΛΑΤΙΝΓΡΟΒΟΤ ≥2•2°2∏≤2 ΡοβοτΡεσεαρχηΙνστιτυτεΗαρβινΙνστιτυτεοφΤεχηνολογψΗαρβιν Αβστραχτ2∏√× 2∏∞¬ ∏√√2∏× ∏∏∏¬ Κεψωορδσ2∏2 1引言Ιντροδυχτιον作还需要人的参与采用遥控作业方式通过遥微操 作操作者充分利用所获得的视觉!比例放大的微力 随着微纳米技术的迅猛发展操作对象越来越 觉信息控制微操作机器人用宏观上的运动来实现 小在以下的微操作日益增多迫切要求研制 比例缩小的微动定位通过比例缩放条件下的双向 能够完成微观精细作业的微操作机器人系统≈微操 力反馈控制准确完成微观环境下的精细操作 作机器人具有微纳米级的操作精度和分辨率在微 比例缩放条件下双向力反馈控制是遥微操作的 型机械零件的装配!微机电系统∞≥的组装!大 关键技术之一许多学者在这方面进行了研究日本 规模集成电路修补!细胞操作细胞的融合!分离!切 的≠等人定义了宏微遥操作的理想性能并 割等基因工程基因注入!重组!转移等!显微外 讨论了实现理想性能的控制策略≈等人提出 科手术血管的缝合!脑外科手术等!扫描显微镜 了比例缩放条件下的阻抗控制方法并进行了实验 ≥×!≥°等!光学精密工程光纤对接!光学调 研究≈∏等人对双向力 焦等等领域具有广阔的应用前景 反馈控制系统的二端口网络建模!稳定性作了大量 由于操作对象很小构造薄弱因而要准确地 的工作取得了有价值的研究成果≈∗国内东南大 完成一些复杂的微操作而又不损坏操作物体除了 学在双向力反馈控制系统的稳定性!透明性!理想性 显微视觉及监控外机器人需要根据操作过程中的 能的实现等方面作了许多工作≈此外中科院合 接触力信息来调整操作过程而这样的全自主式智 肥智能所!清华大学!哈尔滨工业大学于年以 能机器人技术还不成熟因此许多复杂精确的微操 Ξ基金项目国防基础科研项目∀ 收稿日期 第卷第期孙立宁等主从式遥微操作机器人力反馈控制系统的研究 来陆续开展了力反馈控制的基础和应用研究系统包括主操纵手及其控制系统!从动微操作机器 本文将介绍作者研制的基于微装配的遥微操作人本体两部分如图所示微操作机器人本体采用 机器人力反馈控制系统建立比例缩放条件下系统左右手配置!宏微结合的结构包括宏动工作台微 的二端口网络模型并对稳定性进行分析最后进行操作手!微夹持器!视觉监控和力感知系统 实验研究宏动工作台如图所示宏动部分有六个 自由度左