Design and control of a haptic device with hybrid actuation
Design and control of a haptic device with hybrid actuation
批准号:
576844-2022
负责人:
Rossa, CarlosCL
金额:
$1.5万
依托单位:
依托单位国家:
加拿大
项目类别:
Alliance Grants
财政年份:
2022
资助国家:
加拿大
项目状态:
已结题
起止时间:
2022-01-01 至 2023-12-31
中文摘要
具有动觉反馈的触觉设备现在是教育,制造和医学等技术专业中现代模拟培训的基本组成部分。动觉反馈提高了模拟的真实感,并已被证明可以增加在虚拟现实(VR)中学习的技能的保留。触觉设备通常使用电动机向使用者产生力。遗憾的是,它们在性能和稳定性之间存在固有的权衡,这极大地限制了它们的性能。电动机的替代品是制动器或阻尼器,但被动执行器仅限于耗散能量。结合制动器和电机的混合驱动结构是一种很有前途的解决方案,可以整合每种驱动类型的优点,并大大提高当代触觉设备和触觉仿真的性能。Haply Robotics是一家总部位于蒙特里萨的专门从事触觉设备的公司,它认识到新形式的驱动和控制算法的潜力,可以推动触觉模拟的界限。Haply和carlton团队之间的合作伙伴关系有三个目标:(1)确定低成本混合执行器的最佳设计,(2)在他们的一个触觉设备中实现执行器,(3)根据(2)的结果确定最佳运动学结构。从实践和理论的角度来看,这个项目的范围具有很大的前景。触觉市场在全球呈指数级增长。开发一种低成本、性能更高的触觉设备,可以成为技术民主化和促进其在新兴领域应用的关键。此次合作所促进的进步可以使Haply进一步走在研发的前沿,以应对该国对触觉技术的指数级增长的兴趣。新形式的触觉虚拟现实培训将使加拿大人在多个关键经济领域受益,特别是在教育、制造业和医药领域。
英文摘要
Haptic devices with kinaesthetic feedback are now a fundamental building block in modern simulation training within skilled professions such as education, manufacturing, and medicine. Kinaesthetic feedback improves simulation realism and has been shown to increase the retention of skills learned in virtual reality (VR). Haptic devices often use electric motors to generate forces to the user. Regrettably, they suffer from an inherent tradeoff between performance and stability, which significantly limits their performance. An alternative to motors are brakes or dampers, but passive actuators are limited to dissipating energy. A configuration with hybrid actuation combining brakes and motors is a promising solution to integrate the advantages of each actuator type and substantially improve the performance of contemporary haptic devices and haptic simulation. Haply Robotics, a Montréal-based company specializing in haptic devices, recognizes the potential of new forms of actuation and control algorithms to push the boundaries of haptic simulation. The goal of this collaborative partnership between Haply and Carleton teams is threefold: (1) determine the optimal design of a low-cost hybrid actuator, (2) implement the actuator in one of their haptic devices, and (3) determine the optimal kinematic structure based on the outcomes learned in (2). The scope of this project holds great promise from practical and theoretical standpoints. The haptic market is exponentially growing worldwide. The development of a low-cost haptic device with improved performance can be a pivotal point to democratize the technology and boost its use across emerging domains. Advances facilitated by this collaboration can put Haply further at the forefront of R&D to respond to the exponentially growing interest in haptics technology in the country. New forms of training in haptic-enabled VR will benefit Canadians in multiple key economic sectors, particularly in education, manufacturing, and medicine.
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