1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科技的进步，人类在航空航天、深海、核环境等极端环境下的活动越来越频繁，活动范围也越来越广泛。但在极端环境中，人的直接操作往往受到环境因素的制约，如环境的不易到达以及危险性，造成人为直接操作难以实现或成本代价极高。遥操作机器人作为应用操作技术，是通过人为的操作能在远距离的环境中完成复杂精细的操作任务的机器人系统，它能突破环境的制约，将人的操作延伸到远距离环境中，在航空航天、核环境、深海探测等领域得到广泛的应用与发展^[1]。

人机交互的机器人操作方式可以有效结合操作者的智慧和机器人的适应能力，是机器人控制研究的重要内容。力反馈手控器作为人机交互实现的关键，能够将远端被控对象的反馈信息转换为作用于人手的力或力矩，协助完成精细的操作任务，在许多领域具有广泛的应用价值^[2]。

手控器按照结构类型可分为串联式，并联式和复合式，早期的手控器多采用串联式结构，串联手控器的连杆通过关节串联，形成从基座到执行机构的开链结构其机构组成方式简单，关节工作空间大，且其各运动单元在空间尺寸上的非重叠、交叉、平行的特性便于手控器的设计和安装。但串联手控器也存在较为突出的缺点：串联结构造成奇异点较多，机构在奇异点附近的传动性能较差，可能损坏驱动部件；串联机构的众多悬臂结构使得机构的刚度较差，为达到机构刚度要求而增加结构的质量造成机构质量偏大，增加控制系统的复杂性。为克服串联手控器的诸多缺点，研究者提出并研究开发了并联手控器，并联机构由于具有结构刚度大、承载能力强、运动精度高、惯性小等特点，逐渐成为国际上研究的热点。并联机构最早出现于二十世纪30年代，80年代洛桑理工学院revmond clavel教授提出delta并联机器人概念，目前delta机构被广泛应用于机器人领域，研究者基于delta机构研制了大量的手控器，且应用于科学研究、机器人控制上、并联机床、药品食品包装和产品装配上^[3]。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容与目标：

在借鉴与改进现有装置基础上，完成一个基于delta并联机构的力反馈手控器的机构原理和详细结构设计，完成驱动部件的选型，完成运动、动力学、工作空间分析，完成几种典型虚拟物体表面的力反馈感知生成算法，完成主要结构件主要工况下的cae分析，制作手控器工作动画。所需完成主要任务如下：

（1）完成该手控器的机构原理分析与设计；

3. 研究计划与安排

第1周：搜集查阅中英文文献资料（不少于15篇）其中英文资料不少于3篇；

第2周：完成开题报告；

第3周：完成不少于5000字的英文资料翻译；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 余昆. 并联手控器运动学分析及重力补偿研究[d]. 华中科技大学, 2014.

[2] 郭盛, 梁艺瀚, 王志群,等. 基于虚拟仿真的并联构型手控器动力学建模与力反馈控制[j]. 机器人,2015(2):224-230.

[3] 白杨. 新型力反馈手控器研究[d]. 北京邮电大学,2013.