题目：力觉交互设备的刚度分析与实验研究

力觉交互技术已经广泛应用于模拟手术训练和虚拟装配等领域，可以有效的缩短训练周期、减少开发成本。越来越广泛的应用则要求力觉交互设备具备更高的性能，比如更高的虚拟刚度。所以，本文着力于建立虚拟刚度模型并分析虚拟刚度的影响因素及提高虚拟刚度的方法。在一个力觉交互系统中，操作者操作力觉交互设备与虚拟环境进行虚拟触/力觉交互。稳定性是一个力觉交互系统的必要条件，而稳定性通常由设备的最大虚拟刚度决定。虚拟环境、力觉交互设备和操作者构成了力觉交互系统。首先，本文建立了力觉交互系统三个组成部分的动态模型，获得了包含系统延时的虚拟刚度估计模型，并在虚拟墙实验中验证了采样时间T、位置分辨率 、速度阻尼b和摩擦阻力c等系统参数对于虚拟刚度的影响。此外，借助跳跃力矩法预测iFeel3力觉交互设备在工作空间内各点的最大虚拟刚度分布，证实与虚拟墙实验实测结果基本相同。本文接下来介绍了利用电子阻尼提高力觉交互设备虚拟刚度上限值的方法，极大地提高了iFeel3力觉交互设备在虚拟墙实验中的稳定性。最后，本文通过用户评价实验发现随着电子阻尼的增大，力觉交互系统的稳定性逐渐提高，即在同一虚拟刚度下操作末端的振动得到减弱、甚至完全消除；但同时，在虚拟刚度较大的情况下，操作者对虚拟刚度的感知会有一定的降低，表现为操作者感觉虚拟墙变软，且电阻值越小，即电子阻尼越大则降低的程度越明显。