机械工程学报

作者：程敏, 涂恺文, 丁孺琦, 徐兵

单位：1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 400044;2. 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室 南昌 330013;3. 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州 310027

关键词：液压重载臂,响应滞后,虚拟现实,听觉反馈,人机界面；

基金：国家自然科学基金(U21A20124, 52075055)、浙江省重点研发计划(2022C01039)和重庆市自然科学基金(cstc2020jcyj-msxmX0780)资助项目。

多自由度液压臂的主从式位置控制方式相比传统关节速度操控方式具有操作直观、交互自然等优点，但大惯量响应滞后特性带来操控作业效率低、环境碰撞风险高等问题。为此，提出一种基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法，其基本原理为将主从位置误差映射为不同响度和音调的声音信号并反馈给操作者，目的是一方面在新手操作培训中提高学习效率，另一方面在实际任务场景中提高操控性能。建立基于样机实测数据的主从式重载液压臂虚拟现实操控平台，设计出听觉反馈的人机交互辅助操控界面，征集了40名新手受试者参与试验研究与性能评估。对比试验结果表明，在新手培训环节中，该听觉反馈辅助操控方法能使操作训练次数减少24.7%，从而帮助新手更快掌握操作技能；在实际作业场景中，该方法能平均降低8.8%的任务完成时间，并平均减少22.7%的环境碰撞次数，从而提高作业效率并降低环境碰撞风险。

来源：2022年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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