力/触觉反馈是虚拟现实交互技术中一种重要的交互形式。磁流变液执行器是最具发展潜力的力/触觉反馈装置。提出了一种适用于手指力反馈的便携式圆筒磁流变液执行器的设计方法,导出了基于B ingham塑性模型的阻力矩公式,分析了磁流变液特性和执行器结构参数对阻力矩的影响,并通过有限元分析进行优化设计,执行器的直径为31 mm,高度为38 mm,重200 g。实验测定了阻力矩和输入电流之间的关系,并采用二次多项式拟合。输入电流为0.6 A时,执行器产生的阻力矩为255 N.mm,结果表明,该执行器产生的阻力矩足以阻止手指抓取虚拟物体。

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N.mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2 N.mm,分段线性模型的精度比较高.

根据力觉反馈的需要,设计了一种基于磁流变液的阻尼器,并建立了模型。介绍了磁流变液阻尼器的设计方法,该阻尼器由上、下盖组成密闭的壳体,转子通过轴设置于壳体内,壳体内充满磁流变液,在磁场作用下磁流变液屈服应力产生变化,转子相对于壳体转动时阻尼力连续快速变化,分析了阻尼器阻尼力构成及其可控性,运用较为简化的方法建立了阻尼器的逆动态模型,利用研制的阻尼器原型设计了实验系统并进行了挤压柔顺性物体和碰撞刚体力反馈实验,实验中阻尼器能够实现大范围的力觉反馈,因此表明设计方法有效、模型正确。

为了有效抑制隔震桥梁震后过大的梁体及支座位移,提出了一种适合MRD的基于力反馈(FF)形式的半主动控制策略.首先提出了采用隔震装置提供的恢复力作为主要反馈信号的半主动控制策略,然后给出了欲使MRD产出预期阻尼力而应施加的电流准则,最后设计出基于力反馈形式的半主动闭环控制系统.分别采用Passive-off,Passive-on,FF和CO等四种控制算法对一座三跨隔震连续梁桥的各评价指标进行了计算.结果表明:FF算法对梁体位移、支座位移和墩底剪力的控制效果要比其他三种算法显著.

为了提高配网带电作业的安全性和作业效率,设计配网带电作业机器人系统,包括主从遥操作液压机械臂、控制系统、带电作业工具系统、绝缘防护系统和绝缘斗臂车等,描述其特有的结构、技术参数和工作原理。采用主从位置闭环随动控制,主从手同构,主手具备力反馈,提高操作的灵活性和工作效率。在10 kV配网带电线路进行试验,验证了设计的合理性和优越性。

电液压力伺服阀一般采用阀芯压力反馈或电反馈的反馈形式。根据喷嘴挡板式力反馈式电液流量伺服阀的特点,通过加大负重叠量,设计了使用反馈杆将阀芯位置力反馈至挡板的电液压力伺服阀。理论分析及仿真结果表明其输出压力与输入电信号呈线性关系,且负重叠越大,线性区间越大,在此基础上进行了试验验证,试验结果与仿真结果基本一致。力反馈式电液压力伺服阀动态特性高、工艺性好、滑阀级内漏可接受。可以作为电液压力伺服阀使用。

介绍了一种位移-力反馈型电液比例压力流量复合控制阀的结构原理动态分析与静动态性能试验研究同时还阐述了它在注塑机电液控制系统中的应用.

介绍了一种二级控制先导型大流量力反馈比例流量阀.

设计了一种电液伺服控制的并联六自由度力反馈手柄，使用该手柄能够向遥操纵从机械手传送位置、姿态、速度和力等多种信息，同时可以接收从机械手的力／力矩信息，为操作者提供力觉临场感。并对所设计手柄的操作性能进行了评价研究。

为了适应10kV配电线路带电作业的要求，研制了一种能够最大限度地满足现场作业环境要求的主从式力反馈液压机械臂系统，包括机械臂本体、力反馈主手、手持终端、主手控制器、液压伺服驱动器和液压供油系统。采用位置、力双向伺服控制方式，主从手是同型结构，能提高操作的灵活性、工作效率和安全性，避免对机械臂和周围环境的损害。在10kV配电线路上进行试验，证明了所设计的体系结构的合理性。