遥操作机器人系统是多年研究全自主式机器人并且经历了若干次失败之后提出的一种具有实用意义的机器人方案。作为一种遥操作设备,数据手套是目前常用的人机交互的手段之一,数据手套的主要作用是为了帮助操作者根据反馈信息对机器人的运动进行遥操作。目前大多数据手套不具备力反馈功能,文中分析了现有很少的几种力反馈数据手套的现状,发现它们性能不尽理想,在此基础上研制了一种基于磁场力的力反馈数据手套,整体结构简单,重量轻,工作电压低,使用安全,便于控制。该数据手套可以通过改变电流的大小提供与机械手力大小成比例的反馈力,并且自由地进行手指弯曲运动,使其能够广泛应用于遥操作领域。本文首先介绍数据手套的整体结构设计和力反馈原理。它像一副手套似的戴在操作者的手上,整体结构包括一个平台,上面架着五个套筒,这个平台与手套相连,手套尺寸允许不同的用户作相应的调整。力觉反馈装置的力反馈原理是利用两个垂直配置的电磁铁相互配合提供反馈力,当没有接收到反馈信号时,手指可以自由运动,当接收到反馈信号时,竖直方向的电磁铁吸合,依靠可动铁心和套筒内壁的摩擦力实现制动,水平方向的电磁铁产生电磁力,提供反馈力。在简化人手模型的基础上,对手指和数据手套进行了运动学分析和静力学分析,推导出了手指位置与力反馈装置的运动学关系,为数据手套的结构设计、力反馈控制提供了理论依据。其次介绍了推拉式电磁铁的原理、型号和参数等相关特性。利用电磁力的工程计算方法中的经验公式进行电磁力的计算,从理论上对电磁铁的可动铁心在不同行程时的电磁力的大小进行计算,分析了影响磁场力的主要参数,为结构参数的选择提供了依据。最后搭建了力反馈数据手套的实验系统,采用测力仪对反馈力进行测定,介绍了力传感器的原理及标定方法,并分析反馈力的理论值和实验值的差异。数据手套控制系统,则采用MSC51单片机作为控制核心,扩展了L293功放A/D、D/A,并完成了虚拟装配数据手套控制器硬件和软件的设计。