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随着移动机器人在工业、国防、宇宙空间、海洋开发、医疗康复等领域的广泛应用,移动机器人操控技术得到了快速发展。尽管自主导航、无线遥控等机器人操控技术已越来越普及,但人工操控技术凭借其独特的安全性、可靠性等优点在机器人操控领域具有非常重要的工程应用价值。本文以Mecanum轮式全向移动机器人为研究对象,设计了一套基于力觉的人工操控系统,用于操控机器人实现全向运动。本文主要研究内容包括:1.基于无线遥控技术和人机交互技术,提出了一套以Mecanum轮式全向移动机器人为对象,集无线遥控与“助力式”人工操控两种功能于一体的移动机器人力觉操控系统整体方案。详细论述了系统的基本工作原理,并对力觉操控系统的总体构成做了介绍,其中对系统重要构成——力觉操控装置进行了整体结构设计,具体包括力检测机构、多工位旋转定位机构、以及吸盘底座等机构的设计。2.针对Mecanum轮式移动机器人的全向运动特点,提出三维力/力矩传感器即可满足机器人人工操控需要;详细阐述了二维力/力矩传感器的设计过程,具体包括:基于已有的六维力传感器设计经验,提出了一种改进的“双孔独立十字梁型”弹性体结构;通过有限元静力分析和路径映射分析分别确定了合理较优的弹性体结构尺寸和应变片最佳布片位置,并据此设计了应变片“全桥”组桥方案;基于传感器整体方案和弹性体受力分析,给出了该传感器输出信号(电压)与输入信号(力/力矩)的关系式,从理论上对传感器测力原理进行了分析。3.以stm32芯片为主控制芯片,采用模块化电路设计思想完成了力觉操控系统的硬件设计,主要包括电源模块、节能模块、无线通信模块以及信号采集模块等。同时,依据系统工作流程完成了软件系统设计,并对AD转换、串行通讯和无线通讯等模块进行了详细阐述。4.完成了力觉操控装置(包括力传感器)的样机制造,并进行了力传感器的标定实验和移动机器人力觉操控系统的整机调试实验。通过标定实验获得了该力传感器的标定矩阵,并分析了该传感器的灵敏度、线性度等特性;力觉操控系统的调试实验结果表明:该力觉操控系统能实现人工操控移动机器人进行全向运动的功能,达到了课题的预期设计目标。