
静态力反馈精度:检测系统在静止状态下,输出力与指令力之间的偏差程度,是衡量系统基础性能的关键指标。
动态力跟踪响应:评估系统在时变指令力作用下,输出力实时跟随指令变化的能力与延迟特性。
力觉分辨率:指系统能够感知并响应的最小力变化量,决定了力反馈的细腻度和真实感。
力反馈线性度:分析系统输出力在整个量程范围内与输入指令之间的线性关系,表征系统的保真度。
导向通道摩擦力:测量机械导向机构(如导轨、轴承)运动时产生的摩擦阻力,直接影响力反馈的纯净度和灵敏度。
力反馈迟滞:检测在加载和卸载过程中,同一指令点对应输出力的不一致性,反映系统的能量损耗和内摩擦。
力控带宽:确定系统能够稳定、准确进行力控制的最高频率,是动态性能的重要参数。
零位力漂移:在无指令输入时,检测系统输出力随时间或温度变化而产生的自发偏移。
交互刚度:衡量系统在受到外部位移扰动时,维持预定输出力的能力,即“力-位移”关系的刚度特性。
多自由度耦合干扰力:分析在一个自由度上施加力反馈时,在其他非目标自由度上产生的寄生力干扰。
微牛级至百牛级力范围:覆盖从精密微操作(如细胞手术)到重负载工业装配等广泛应用的力值量程。
全工作空间位置点:在设备机械结构所允许的整个运动空间内,选取代表性位置进行灵敏度分析。
低速至高速运动工况:涵盖从准静态到系统允许的最高运动速度下的各种动态条件。
不同负载惯量配置:考虑末端安装不同质量、不同转动惯量的工具或负载时对力反馈性能的影响。
环境温度变化范围:在设备规定的操作环境温度区间内,测试温度波动对力传感器和驱动系统灵敏度的影响。
系统供电电压波动范围:在额定供电电压的允许波动范围内,检测电源稳定性对力反馈控制精度的影响。
连续长时间运行周期:评估系统在持续长时间工作后,力反馈性能是否因发热、磨损等因素而下降。
不同交互介质环境:考虑在空气、液体或特定气体等不同介质中操作时,介质阻力等对力感知的影响。
典型用户交互场景:模拟实际应用中的典型操作,如虚拟墙触碰、柔性物体操纵、刚性装配等场景下的力反馈。
电磁兼容性环境:在存在特定电磁干扰的环境中,检测力反馈系统信号的信噪比和稳定性是否达标。
高精度测力平台标定法:使用经过计量认证的高精度测力平台或传感器作为基准,对系统输出力进行静态和准静态标定。
正弦扫频激励法:向力控制系统输入幅值恒定、频率渐增的正弦波力指令,分析其输出幅频和相频特性,确定带宽。
阶跃响应分析法:施加一个力的阶跃指令,记录系统输出力的响应曲线,用以分析上升时间、超调量和稳定时间等动态指标。
白噪声激励谱分析法:输入宽带白噪声力信号,通过分析输入与输出信号的互功率谱,辨识系统的频率响应特性。
最小可觉差(JND)心理物理实验法:通过人机交互实验,统计操作者刚好能感知到的力变化差值,评估主观力觉分辨率。
反向驱动测量法:被动驱动系统的导向机构,测量其运动所需的力,以此评估系统的静摩擦、动摩擦和惯性力。
激光干涉仪位姿同步测量法:结合高精度激光干涉仪,同步测量位移与力数据,精确计算交互刚度和耦合特性。
温度循环测试法:将设备置于温控箱内,在设定的温度循环剖面下,持续监测关键力反馈参数的漂移情况。
多自由度解耦测试法:依次激励各个自由度,同时测量所有自由度的输出力,通过矩阵运算分析通道间的耦合系数。
长时间耐力测试与数据记录法:让系统执行标准化的循环力反馈任务,长时间连续记录力误差、零漂等数据,评估稳定性。
六维力/力矩传感器:用于直接、精确测量末端执行器在三个方向上的力和力矩,是核心标定和测量设备。
高精度动态力传感器:具备高带宽和低噪声特性,专门用于动态力信号的捕捉与分析。
激光干涉仪或光学追踪系统:提供微米级甚至纳米级精度的位置和姿态测量,用于与力数据同步分析。
信号发生器与功率放大器:用于产生各种波形(正弦、阶跃、噪声)的指令电信号,并驱动执行器。
高精度数据采集(DAQ)系统:多通道同步采集力、位置、电流、电压等模拟和数字信号,确保数据时间同步性。
动态信号分析仪:内置FFT等功能,专门用于频响函数(FRF)、相干函数等动态特性的快速测量与分析。
可编程负载模拟器:能够模拟不同质量、刚度、阻尼的末端负载,用于测试系统在不同负载下的适应性。
高低温环境试验箱:提供可控的温度环境,用于测试温度对力反馈系统元器件性能的影响。
精密运动控制平台:作为高精度的位置激励源,可以按照预定轨迹运动,用于测试系统的交互刚度等特性。
人机交互实验记录与分析软件:专用软件用于设计心理物理实验流程,记录被试者的反馈数据,并进行统计分析。
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