摘 要：建立了一個基於力反饋器直觀控制模組化機器人的模型，通過對模組化機器人和力反饋器進行獨立建模，然後對模型中的引數分別進行對應，使得模組化機器人末端位置和姿態與力反饋器的位置和姿態一一對應，從而達到直觀控制效果，經模擬實驗證明本模型的有效性。
關鍵詞：力反饋器；模組化；控制；DH 引數1 引言計算機技術、電子技術、人工智慧等的快速發展促進了機器人技術的發展。除了工業機器人水平不斷提高之外,各種水下、空間、核工業等遙操作機器人成為研究熱點,也取得了很大的進步,大大延伸了人的活動範圍。儘管如此,在深海、太空以及核輻射等危險的、人不適合或不可達領域,完全依靠機器人自主的完成各種作業任務目前還不現實。工作在互動方式下的機器人遙作業系統是在複雜或非確定環境下完成作業任務的一種實用手段,虛擬機器器人是遙作業系統基本框架中不可或缺的一部分,是解決訊號傳輸中的大時延、實現預測顯示技術的關鍵之一,本文針對模組機器人的特性，採用PHANToM Desktop 作為虛擬環境系統互動裝置，並通過建立一個直觀控制模型來操縱模組化機器人進行抓取物體。
2 DH 模型機器人本體由一串用轉動或平移關節連線的剛體（杆件）組成。每一對關節-杆件構成一個自由度。六自由度機器人也就有六對關節-杆件。杆件的編號有手臂的固定基座開始，將基座編號為0，接著基座的第一個運動體是杆件1，依次類推。為描述相鄰杆件間平移和轉動的關係，以下采用D-H 表示法來推導。D-H 方法是對機器人連桿和關節進行建模的一種非常有效的方法，可用於任何機器人結構，而不管機器人的結構順序和複雜程度；D-H 方法是為每個關節處的杆件座標系建立4×4 齊次變換矩陣，表示它與前一杆件座標系的關係。
3 模組化機器人建模
模組化機器人是由一套各種功能的模組組成的，通過選擇不同的模組組合就可裝配成不同模組化的機器人，模組化機器人構形設計的目的`就是如何找到一個最優的裝配構形來完成給定的工作，所以模組化機器人的DH 引數模型是根據不同的組裝而發生變化的，是本實驗室組裝的模組化機器人，該機器人有6 個關節和1 個手抓，其中全部關節都是旋轉關節，而手抓是平動手抓。在DH 建模時，手抓的引數先不用考慮，本文只考慮前6 個關節的動作對手抓的位置和姿態的影響。
對於非模組化機器人在出廠時都有一個DH 引數表，表示該機器人的尺寸和構型，而由於模組化機器人是自行組裝的，所以出廠時只有部件的尺寸表，沒有DH 引數表，DH 引數根據自行組裝的構型進行定義因此，需要給每個關節指定一個參考座標系，然後，確定從一個關節到下一個關節（一個座標系到下一個座標系）來進行變換的步驟。如果將從基座到第一個關節，再從第一個關節到第二個關節直至到最後一個關節的所有變換結合起來，就得到了機器人的總變換矩陣。
模型機器人本體由一串用轉動或平移關節連線的剛體（杆件）組成。每一對關節-杆件構成一個自由度。六自由度機器人也就有六對關節-杆件。杆件的編號有手臂的固定基座開始，將基座編號為0，接著基座的第一個運動體是杆件1，依次類推。為描述相鄰杆件間平移和轉動的關係，以下采用D-H 表示法來推導。D-H 方法是對機器人連桿和關節進行建模的一種非常有效的方法，可用於任何機器人結構，而不管機器人的結構順序和複雜程度；D-H 方法是為每個關節處的杆件座標系建立4×4 齊次變換矩陣，表示它與前一杆件座標系的關係。
因此，需要給每個關節指定一個參考座標系，然後，確定從一個關節到下一個關節（一個座標系到下一個座標系）來進行變換的步驟。如果將從基座到第一個關節，再從第一個關節到第二個關節直至到最後一個關節的所有變換結合起來，就得到了機器人的總變換矩陣。
4 力反饋器建模系列的力覺/觸覺反饋裝置是上世紀90 年代初由美國麻省理工大學設計的，它共有。耐Omni，Desktop 和Premium 三種型號， PHANToM Desktop 型產品的結構。它有6 個自由度的位姿輸入和3 個自由度的力反饋，其結構類似於6 自由度關節型機械手臂。
當操作者移動PHANToM 末端的手柄時，PHANToM 各個關節和手臂隨末端手柄一起協同運動。
型(以下簡稱PHANToM)力覺/觸覺反饋裝置具有兩個基本功能:位姿輸入和力覺/觸覺反饋。這兩個基本功能是由6 個關節機構實現的，其中1、2、3 關節中的每個關節上有一個直流電機和一個編碼器，這三個直流電機協調工作決定了反饋力的大小和方向。計算機通過讀取關節1、2、3 上的編碼器數值和PHANToM 臂A、B、C 的固定長度計算出HIP 在PHANToM 座標系的位置。4、5、6 關節組成了一個萬向節，