设计了液压伺服主、从机器手(简称主、从手),并对力觉双向伺服控制进行研究。零开口对称伺服阀的结构决定了需要主手的控制力信息通过控制器间接驱动从手,这一过程影响了系统的响应速度。本文采用主、从手的力偏差信号控制从手,用从、主手的位置偏差信号控制主手获得力觉反馈,这种新控制策略改变了从手跟随主手,主手感受从手力的常规控制模式,提高了主-从控制系统的响应速度,并可根据主手对从手的跟随来判断从手是否出现干涉等。

针对主从机器人系统双边控制策略的透明性问题,利用电液比例阀控制液压缸建立了单自由度主、从机器人临场感实验系统。在力和运动的双边控制中,采用力反馈伺服型、并行型和改进并行型3种控制策略,对空载、小刚度弹性负载和大刚度弹性负载情况下的位置和力跟踪性能分别进行了实验。实验结果表明力反馈伺服型、并行型的运动跟踪存在时间滞后,主手受力存在振动;与其他两种控制策略相比,改进并行型控制策略在小刚度和大刚度负载时具有较好的透明性。

设计了液压伺服主、从机器手,并对力觉双向伺服控制算法进行了研究与实验。由于零开口对称伺服阀的结构特点使得主机器手控制力不能直接驱动本身执行器,而需要主机器手控制力信息通过控制器来间接驱动,这一过程必然影响控制系统的响应速度。通过采用主、从机器手的力偏差信号控制从机器手,用主—从机器手的位置偏差信号控制主机器手的力觉反馈。这种新控制策略改变了从机器手跟随主机器手,主机器手感受从机器手力的常规控制模式,提高了主—从控制系统的响应速度,并可根据主机器手对从机器手的跟随来判断从机器手是否出现干涉等,对力感觉机器人双向控制理论研究与实践有一定的借鉴作用。

开发出一种用于夹钳式主从机器手的气动力觉系统。该系统可使操作者在主从操作中具有夹持力觉临场感避免破坏易碎的操作对象。详细介绍了机械气动结构、力矩传感器的设计、位置传感器的安装。设计了主手PID控制器实现对主机器手的位移信号发送与力矩伺服控制。制作试验样机并搭建了试验平台。通过对系统动态特性的分析验证了系统方案的可行性。