题目：力反馈遥操作主手系统研究

力觉交互装置（以下简称主手）是一种力觉感知再现的设备，是真正实现人与机器交互的关键组成部分。与传统的键盘、鼠标等二维输入设备不同，主手可以准确的通过控制力/力矩的大小和方向提高操作人员在工作过程中的临场感,其在军、民等多个范围内都得到了十分广泛的应用。

本文针对课题‘多功能巡检救援机器人系统关键技术研究’中的要求，在对当前国内外力觉交互装置进行研究的基础上，设计了一种具有冗余自由度的力觉交互装置，具有工作空间大，刚度好，方便操作等特点。针对力反馈遥操作主手的机械结构设计、运动学和动力学建模和仿真以及对主手的控制进行了研究。本文具体的工作情况如下：

首先，提出了本文设计的力反馈主手的设计要求和构型综合，在此基础上，确定了本文主手的总体设计方案。使用三维建模软件SolidWorks对力反馈遥操作主手的机械结构（主要包括Z轴回转基座部分、肩关节机械臂部分、肘关节机械臂部分和偏置球形腕部握持机构部分）进行重点设计和校核，并且对主手进行重力补偿和安全限位。

其次，对本文设计的力反馈遥操作主手进行了详细的运动学和动力学分析。建立了DH坐标系，得到了主手的坐标变换矩阵，进行了正向和反向的运动学分析，在此基础上校验了主手的工作空间。运用KANE动力学分析方法建立了主手的动力学模型，然后通过雅可比矩阵得到在实现输出反馈力时各个关节电机所需输出的扭矩值。分别对主手的运动学和动力学通过MATLAB和ADAMS软件进行仿真分析。

最后，对本文的电气系统（硬件）和控制系统（软件）进行了详细的设计，开发了主手的上位机控制程序，并进行一系列的实验对主手的性能进行分析和验证，实验结果表明，主手的整体性能良好，验证了其可行性和实用性。