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遥操作控制技术一直是机器人研究领域中的一大热点,在空间、海洋、战场、核工业以及远程教学等方面有着广泛的应用前景。力反馈数据手套作为遥操作控制系统中实现人机接触交互的理想接口装置之一,可以使操作者感受到操作的细腻过程,达到较好的临场感效果,从而提高操作效率。本文结合国家863课题“新一代五指仿人灵巧手及其协调控制的研究(课题编号:2006AA04Z255)”,采用机电一体化、集成化、模块化等设计理念,对基于FPGA的力反馈数据手套驱动及控制系统进行研究。本文首先对力反馈数据手套的国内外研究现状作了综述,根据存在的不足和问题提出了新的设计方案。机械系统采用外骨骼结构设计,可实现对人手抓握运动的完全包络,并能根据操作者手指的长短对装置进行调整。系统电源模块负责把外部输入电压转换为所需的各种电压,并将模拟系统和数字系统进行隔离,降低了传感器的噪声。通过将PCB板的布置和机械结构的设计很好的统一起来,使每个手指成为一个模块化的机械和电气单元。单个手指有6个传感器,对力反馈数据手套的状态进行实时检测。力反馈数据手套的嵌入式系统为多层结构,基于FPGA的底层控制器负责电机的驱动控制,各传感器数据的获取和处理。通信层采用基于LVDS的PPSeCo通信技术,将来自底层所有传感器数据打包上传,并将来自上层的控制信号发送到底层。上层的DSP控制器主要完成全部的数据计算,实现与外部命令层和遥操作层的交互。通过采用FPGA的在线可编程技术完成对直流无刷电机的驱动控制,使整个驱动系统结构灵活紧凑,易于调试,极大地简化了驱动电路的结构,实现驱动系统的微型化。对力反馈数据手套的控制方法进行了初步研究。主手的位置控制采用传统的PD控制,指尖接触力控制采用非线性的PI控制。最后,搭建遥操作实验平台,利用力反馈数据手套和灵巧手进行力反馈遥操作控制,对整个系统进行验证。