基于磁流变 clutch 的遥控手臂力反馈外骨骼
系统与控制
2025-06-19 v1 系统与控制
摘要
本文提出一种基于磁流变（MR）clutch 的上肢外骨骼遥控系统，旨在提高运动精度并增强月球采样任务中的沉浸式体验。传统外骨骼遥控系统常采用主动力反馈方案，如伺服电机，通常面临系统复杂性高和能耗增加的问题。此外，利用电机和减速器的力反馈装置通常会牺牲后驱性，并因主动力输出而对操作员构成安全风险。为解决这些局限，本文提出一种基于 MR clutch 的半主动力反馈策略。动态磁场控制实现了关节刚度和阻尼的精确调节，从而提供平滑且高分辨率的力反馈。设计的 MR clutch 在关键指标上表现突出，实现了扭矩-质量比（TMR）为 93.6 Nm/kg、扭矩-体积比（TVR）为 4.05 x 10^5 Nm/m^3、扭矩-功率比（TPR）为 4.15 Nm/W。值得注意的是，TMR 比先前代表性设计提高了约 246%。实验结果验证了该系统在提供高保真度力反馈方面的能力。总体而言，所提出的系统为深空遥控提供了具有实际部署潜力的可行方案。
关键词
引用
@article{arxiv.2506.15124,
title = {A Force Feedback Exoskeleton for Teleoperation Using Magnetorheological Clutches},
author = {Zhongyuan Kong and Lei Li and Erwin Ang Tien Yew and Zirui Chen and Wenbo Li and Shiwu Zhang and Jian Yang and Shuaishuai Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.15124},
year = {2025}
}