基于虚拟现实的力反馈设备的研究与应用 被引量：10

1

作者 李佳佳 齐元胜 +1 位作者 王晓华 张斌 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第7期1107-1111,共5页

作为人机交互实现的关键,力反馈设备的性能直接决定了力觉交互的效果,它能够尽可能真实地再现虚拟环境中的质量、惯量和硬度等信息。详细介绍了基于虚拟现实的力反馈设备的发展历史和研究现状,手指型、手臂型和全身型,许多已广泛应用于... 作为人机交互实现的关键,力反馈设备的性能直接决定了力觉交互的效果,它能够尽可能真实地再现虚拟环境中的质量、惯量和硬度等信息。详细介绍了基于虚拟现实的力反馈设备的发展历史和研究现状,手指型、手臂型和全身型,许多已广泛应用于虚拟手术、虚拟维修、遥操作等领域。对这些现有的力反馈设备类型作了分析比较,并介绍了其在不同领域的应用情况,最后展望了其发展趋势,针对力反馈设备未来的研究方向提出了建议。 展开更多

关键词 力反馈 力反馈设备 虚拟现实 发展趋势

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应用虚拟盒块测试系统评估脑卒中患者上肢运动功能的可行性研究 被引量：2

2

作者 董英 刘笑宇 +1 位作者 唐敏 樊瑜波 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期763-769,共7页

目的评估力反馈设备结合虚拟现实技术设计的虚拟盒块测试(virtual box and block test,VBBT)用于远程评估上肢运动功能的可行性。方法设计了一个VBBT系统用于评估上肢运动功能。该系统可用于计算受试者的VBBT得分、平均速度、运动谱弧... 目的评估力反馈设备结合虚拟现实技术设计的虚拟盒块测试(virtual box and block test,VBBT)用于远程评估上肢运动功能的可行性。方法设计了一个VBBT系统用于评估上肢运动功能。该系统可用于计算受试者的VBBT得分、平均速度、运动谱弧长、耗能和平均抓握力。共招募20名健康受试者和16名脑卒中患者进行VBBT。结果脑卒中患者与健康受试者在VBBT参数的对比上均具有显著性差异(P<0.05);接收者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线表明,VBBT参数可区分脑卒中患者和健康受试者的表现(P<0.05)。脑卒中患者VBBT参数与传统临床评估的相关性分析结果表明,VBBT参数的共时效度;多元回归分析结果显示,VBBT的运动学和力学参数能够补充性解释传统临床评估。结论VBBT可用于远程评估脑卒中患者的上肢运动功能。 展开更多

关键词 力反馈设备 虚拟现实 上肢 运动功能 脑卒中患者

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磁流变线控转向力反馈装置的设计与优化 被引量：4

3

作者 卢少波 何耀斌 +1 位作者 胡林涛 康学忠 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期1412-1417,1411,共7页

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,... 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。 展开更多

关键词 线控转向 力反馈装置 磁流变液 混合模式

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基于虚拟现实的力反馈交互系统应用技术 被引量：4

4

作者 陆九如 杭鲁滨 +2 位作者 黄晓波 付志宇 秦伟 《轻工机械》 CAS 2016年第2期98-102,共5页

力反馈交互系统能够实现力觉信息反馈,弥补传统人机交互中反馈信息单一的不足,在虚拟现实系统中有着广泛的应用。力反馈设备是人机力觉信息交互界面,是交互系统的重要组成部分。文章讨论了力反馈交互系统的应用组成及数据信息传递流程,... 力反馈交互系统能够实现力觉信息反馈,弥补传统人机交互中反馈信息单一的不足,在虚拟现实系统中有着广泛的应用。力反馈设备是人机力觉信息交互界面,是交互系统的重要组成部分。文章讨论了力反馈交互系统的应用组成及数据信息传递流程,并以Omega.7设备为例,介绍了力反馈设备的机构及电气组成;介绍了虚拟环境的一般构建内容和方法。最后对力反馈虚拟交互应用的进一步研究提出建议。 展开更多

关键词 力反馈设备 交互系统 虚拟现实 碰撞检测

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电动操纵负荷系统在飞行模拟器中的应用 被引量：3

5

作者 范文澜 李宏图 +1 位作者 李想 峦洪磊 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期401-403,407,共4页

电动操纵负荷系统的功能、组成以及原理。对如何利用力闭环、电流环来控制操纵负荷系统进行了研究,继而探讨了电动操纵负荷系统中如何利用力反馈装置提高系统的仿真精度,分析了系统产生多余力的原因,提出了消除系统多余力的具体方法。... 电动操纵负荷系统的功能、组成以及原理。对如何利用力闭环、电流环来控制操纵负荷系统进行了研究,继而探讨了电动操纵负荷系统中如何利用力反馈装置提高系统的仿真精度,分析了系统产生多余力的原因,提出了消除系统多余力的具体方法。这种仿真方法精度高,操纵负荷模型和参数易于修改,可适应不同仿真对象和不同工作模式下操纵负荷特性变化的要求。 展开更多

关键词 力闭环 操纵负荷 力反馈 仿真

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面向任务的力觉交互设备设计 被引量：3

6

作者 张玉茹 李朝斌 +3 位作者 王党校 宋健 吕培军 王勇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期212-217,226,共7页

力觉交互是提高手术仿真培训系统逼真度的有效途径之一,如何设计出满足系统性能要求的力觉交互设备对手术仿真系统的开发至关重要。从设计案例出发,讨论了面向任务的力觉交互设备设计方法。先分析牙科手术模拟器对力觉交互设备的性能需... 力觉交互是提高手术仿真培训系统逼真度的有效途径之一,如何设计出满足系统性能要求的力觉交互设备对手术仿真系统的开发至关重要。从设计案例出发,讨论了面向任务的力觉交互设备设计方法。先分析牙科手术模拟器对力觉交互设备的性能需求,发现现有商用力觉交互设备不能满足牙科手术仿真对高刚度和大转动工作空间的要求,因而提出一种新型6自由度力觉交互设备的机构方案,采用并联3-RRC机构与串联3R机构的组合,达到了兼顾高刚度和大转动工作空间的目的。物理样机试验表明该设备的工作空间、最大输出力和虚拟刚度等指标均达到设计要求。 展开更多

关键词 6自由度 力觉交互设备 牙科手术仿真

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面向机械臂遥操作的虚拟人机交互系统设计 被引量：2

7

作者 曾欣 宋爱国 +1 位作者 周永辉 李会军 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第3期353-360,共8页

为提高空间站机械臂遥操作系统的精度和安全性,设计了一种基于混联式七自由度力反馈设备的虚拟人机交互系统。系统由力反馈设备、控制系统及虚拟场景构成,实现了三维平动自由度和三维转动自由度的机械解耦,并通过标定修正了存在误差的... 为提高空间站机械臂遥操作系统的精度和安全性,设计了一种基于混联式七自由度力反馈设备的虚拟人机交互系统。系统由力反馈设备、控制系统及虚拟场景构成,实现了三维平动自由度和三维转动自由度的机械解耦,并通过标定修正了存在误差的机械参数,可以对末端输出反馈力稳定控制。性能试验表明:系统可以在250 mm×250 mm×250 mm的空间内精确跟踪操作人员手部位置,位置精度达到0.6 mm;可提供最大15 N的力觉反馈;在虚拟夹物体试验中,有力反馈的人机交互系统比无力反馈系统的完成时间缩短了23%,损坏率降低了50%,提高了操作精度和夹取过程的安全性。 展开更多

关键词 力觉反馈 遥操作 虚拟现实 人机交互 力反馈设备

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基于磁流变液的小型力反馈装置的设计① 被引量：1

8

作者 文辞 宋爱国 王爱民 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1310-1315,共6页

针对现有力反馈装置安全性和灵巧性不足的问题，设计了一种适用于手指力反馈的小型三圆盘式磁流变液（MRF）执行器。导出了基于Bingham塑性模型的力矩公式，分析了MRF特性和执行器结构参数对力矩的影响。采用Maxwell软件对执行器进行了... 针对现有力反馈装置安全性和灵巧性不足的问题，设计了一种适用于手指力反馈的小型三圆盘式磁流变液（MRF）执行器。导出了基于Bingham塑性模型的力矩公式，分析了MRF特性和执行器结构参数对力矩的影响。采用Maxwell软件对执行器进行了有限元分析。执行器的直径为32mm，高度为18mm，重120g，输入电流为1．2A时产生的力矩为260．7N·mm，达到了操作者抓取虚拟物体所需的抓取力。建立了不包含磁滞特性的二次多项式模型和适用于电流随机变化且包含磁滞特性的分段线性模型，当电流变化区间为0～1．2A和1．2～0A时，二次多项式模型的残余标准差分别为8．2N·mm和11．2N·mm，分段线性模型的残余标准差分别为5．9N·mm和6．2N·mm，分段线性模型的精度高。 展开更多

关键词 力反馈装置 磁流变液(MRF)执行器 有限元分析 磁滞 力学模型

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工业用力反馈器机构的研究与设计

9

作者 李佳佳 齐元胜 张斌 《北京印刷学院学报》 2011年第2期43-46,共4页

作为人机交互实现的关键,力反馈设备的性能直接决定了力觉交互的效果,可尽可能真实地再现虚拟环境中的质量、惯量和硬度等信息。为了拓宽力反馈器的应用范围,满足虚拟拆装的应用要求,设计了一种新型的混联式力反馈器。结合对现有力反馈... 作为人机交互实现的关键,力反馈设备的性能直接决定了力觉交互的效果,可尽可能真实地再现虚拟环境中的质量、惯量和硬度等信息。为了拓宽力反馈器的应用范围,满足虚拟拆装的应用要求,设计了一种新型的混联式力反馈器。结合对现有力反馈器机型的认识和工作原理的理解,提出了新型力反馈器的设计要求,并解决了设计中的几个关键问题。采用柔性体传动方式对驱动电机的输出力矩进行放大。基于工程设计原则,确定了机构的尺寸和材料,并对设计出的具体机构进行了描述。 展开更多

关键词 力反馈器 混联机构 机构设计

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一种线绳式力反馈装置的设计与实现

10

作者 郭旭 罗欣 《机械制造与自动化》 2012年第5期6-10,共5页

针对增强现实和遥操作技术的需要,设计了一套线绳-框架式力反馈装置。该装置通过8根线绳并联驱动,实现人手与增强现实环境的6自由度力觉交互。详细阐述其结构设计、位姿计算、反馈力分配、驱动单元与传感器单元的布置和控制系统设计等... 针对增强现实和遥操作技术的需要,设计了一套线绳-框架式力反馈装置。该装置通过8根线绳并联驱动,实现人手与增强现实环境的6自由度力觉交互。详细阐述其结构设计、位姿计算、反馈力分配、驱动单元与传感器单元的布置和控制系统设计等关键问题。通过虚拟墙碰撞实验的结果,表明该力反馈装置能实现真实的力觉临场感。 展开更多

关键词 增强现实 力反馈装置 线绳-框架结构 设计与实现

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力反馈设备运动学分析及轨迹规划

11

作者 代逍遥 张华 +1 位作者 刘小平 李春泉 《机床与液压》 北大核心 2017年第3期10-13,共4页

针对于人体的复杂组成,要求力反馈设备必须具有精确稳定的工作性能。介绍了设备的构件组成和工作方式,运用D-H参数法建立每一个杆件的坐标系,得到了相邻杆件之间的齐次变换矩阵。经过运动学分析,得到了力反馈设备运动学特征方程。利用AD... 针对于人体的复杂组成,要求力反馈设备必须具有精确稳定的工作性能。介绍了设备的构件组成和工作方式,运用D-H参数法建立每一个杆件的坐标系,得到了相邻杆件之间的齐次变换矩阵。经过运动学分析,得到了力反馈设备运动学特征方程。利用ADAMS进行设备的轨迹规划,理论分析和实际仿真结果表明该力反馈设备结构具有良好的运动特性。 展开更多

关键词 力反馈设备 运动学 轨迹规划

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带有双手力觉反馈的人机交互系统设计 被引量：15

12

作者 秦欢欢 宋爱国 +2 位作者 莫依婷 曾欣 邵斌澄 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期66-73,共8页

力觉反馈可以在人机交互的过程中营造出沉浸感,而双手可以实现比单手更为复杂、精细的操作。因此,设计了一种带有双手力觉反馈的人机交互系统。该系统使用两个多自由度力觉反馈装置捕捉、跟踪操作人员手部位置并提供力反馈。系统实验结... 力觉反馈可以在人机交互的过程中营造出沉浸感,而双手可以实现比单手更为复杂、精细的操作。因此,设计了一种带有双手力觉反馈的人机交互系统。该系统使用两个多自由度力觉反馈装置捕捉、跟踪操作人员手部位置并提供力反馈。系统实验结果表明,该系统可在500 mm×500 mm×420 mm工作空间内精确跟踪双手位置,跟踪误差小于0.8 mm,并可提供高达20 N的反馈力和0.4 N·m的反馈力矩。通过应用实例验证了系统的有效性。实例任务结果表明,带有双手力觉反馈的任务完成时间大大短于单手力觉反馈和无力觉反馈的任务完成时间。 展开更多

关键词 人机交互 双手力觉反馈 多自由度力觉反馈装置

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基于虚拟现实技术的腹腔镜操作培训系统的研制 被引量：8

13

作者 罗伟 吴明灿 《中国医疗设备》 2013年第11期117-119,共3页

目的设计一种应用于临床教学的腹腔镜操作培训系统。方法通过虚拟现实技术与手术器械的联合应用,研制腹腔镜虚拟手术培训系统。将受训临床医师随机分为实验组和对照组,每组各60名。实验组采用虚拟手术操作系统进行培训,对照组采用传统... 目的设计一种应用于临床教学的腹腔镜操作培训系统。方法通过虚拟现实技术与手术器械的联合应用,研制腹腔镜虚拟手术培训系统。将受训临床医师随机分为实验组和对照组,每组各60名。实验组采用虚拟手术操作系统进行培训,对照组采用传统方法进行培训,通过统计学方法对两组医师的考核结果进行比较。结果实验组和对照组的考核结果之间存在统计学差异(P<0.05),表明实验组的培训效果明显优于对照组。结论虚拟腹腔镜培训系统的应用,提高了医师们的学习兴趣和技能水平,值得在临床教学中推广。 展开更多

关键词 腹腔镜操作培训系统 虚拟现实技术 腹腔模型 虚拟手术系统 力反馈设备

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