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有力觉及视觉临场感的遥操作机器人系统研究

具有临场感的遥操作系统可以在人难以靠近的高温、高压、强辐射、窒息等极限环境下进行复杂的作业。借助于遥操作系统提供的力觉、视觉临场感,可以使操作者真实地感受到机器人与被操作物体以及环境的相互作用,可以提高遥操纵作业的作业质量与作业速度。所以进行“具有临场感遥操作机器人的研究”具有十分重要的意义。本文结合国家自然科学基金资助项目“遥操纵6自由度液压并联机械手的力觉双向伺服控制”(编号:50475011)及教育部优秀青年教师基金项目“具有力觉反馈的远距离操纵工程机器人研究”,在广泛调研国内外临场感遥操作机器人的基础上,建成一个具有力觉和视觉临场感的主-从式遥操作机器人系统。该系统的主手采用自主研制的两自由度液压驱动异构力反馈操纵杆,克服了传统的电机驱动主手刚度过小,力反馈效果不明显等缺点,在国内的力反馈操纵杆研究领域迈出了开创性的一步。针对力反馈操纵杆采用液压驱动,操作者在正常情况下无法直接扳动该操纵手柄这一特点,在综合比较分析传统的  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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遥操作机器人系统的智能控制研究

基于预测控制与Lyapunov泛函方法,用神经网络、线性矩阵不等式(LMI)等工具、以稳定性和透明性为主要目标,讨论遥操作机器人系统的各种反馈控制器的设计方法。全文主要由以下几部分组成:第一部分 首先介绍遥操作机器人系统的发展历程、研究概况、在遥操作机器人系统的研究中所涉及到的一些主要方法与工具。然后提出本文研究的一些主要问题和本文研究所需的一些准备知识。第二部分针对基于Internet的遥操作机器人系统的时变通讯时延和未知、时变、甚至非线性环境模型,利用前向神经网络建立主机械手、从机械手和环境的模型。通过神经网络模型预测主机械于未来位置、速度和从机械手受力,使得从机械手能实时跟踪主手位置和速度,提高系统的操作性能,并结合无源控制算法进行控制切换,保证系统的稳定性。最后对Internet的通信协议、时延和数据丢失进行了分析和处理。第三部分针对遥操作机器人系统传输通道中的通讯时延和系统模型的不确定性,造成系统不稳定和操作性能降低等...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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力反馈数据手套与遥操作机器人系统研究

遥操作机器人系统是在人们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。本文作为国家863项目“远程操作机器人的智能控制技术及其手控器研究”和国家973项目“力觉触觉虚拟现实研究”的部分内容,主要介绍了基于力反馈数据手套、HC01手控器、MOTOMAN机器人、Internet网等设备构建的交互式遥操作机器人实验平台,并且在此基础上做了一些相关的研究工作。首先,分析了国内外基于Internet遥操作机器人的研究现状和主要存在的问题,认识到影响遥操作机器人系统操作性能(稳定性和透明性)的主要原因是信号传输过程中存在时延,简单总结了目前解决时延的几种方法,通过比较提出解决通信大时延对遥操作机器人系统影响最好的方法是采用虚拟现实技术、临场感技术和交互技术等相结合,根据具体的任务让机器人系统工作在其最合适的工作模式。数据手套是目前常用的人-机交互的手段之一,但其大多不具备力反馈功能。文中分析了现有很少的几...  (本文共109页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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空间遥操作机器人虚拟预测环境建模技术研究

工作在交互方式下的空间遥操作机器人是实现空间危险和未知环境下作业的有力手段。但是,空间站内的遥操作机器人与地面控制站中的操作者之间信号双向传输存在较大的时延,严重影响了系统的稳定性和可操作性。基于虚拟预测环境的控制技术是解决时延对系统影响的有效手段,然而这种方法的有效性依赖于环境模型的精度,虚拟环境的建模误差对空间遥操作机器人系统的不良影响将随时延的增大而加剧。为了解决空间遥操作机器人系统中的时延问题,本文结合国家航天863项目“空间遥操作机器人虚拟预测环境的建模与控制”的需要,对空间遥操作机器人的虚拟预测环境建模技术、虚拟环境模型在线修正技术、通讯时延以及图形图像融合等关键技术进行了理论研究和实验研究。首先深入分析了空间遥操作机器人工作环境的图形建模和动力学建模特点,以及环境的几何模型和动力学模型的相互依存和影响关系、虚拟环境几何参数与动力学参数的协同关系,认为虚拟环境的动力学模型与几何模型必须协调一致,才能更好地满足基于虚拟...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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面向虚拟现实和遥操作的移动机器人同步定位与地图创建技术研究

近年来,随着机器人、计算机、宇航等技术的飞速发展和交叉融合,机器人被越来越广泛的应用在对未知环境的探索工作中。要探测未知环境,机器人应具有自主导航、自主建立电子地图、传送地图的能力,如果要完成某些特定任务,机器人还应该具有遥操作的能力。经过多年的发展,机器人的地图自主创建和遥操作技术在国际上已取得了诸多成果,但是在这些成果中地图创建和遥操作往往是脱钩的,地图通常只具有显示功能,遥操作也大多是在远程视频的帮助下完成的,这就形成一个问题:操作员在遥控机器人的时候不知道此时机器人在地图中的具体位置,很难对机器人的运动有一个整体规划。本文在国家863计划项目“危险化学反应器控制与修补移动机械手系统(2003AA421040)”的支持下,对上述问题展开了深入研究,建立了一套面向虚拟现实和遥操作的移动机器人同步定位与地图创建系统方案,该方案能够以虚拟现实的方式对未知环境进行三维建模和立体图形交互显示,并以虚拟现实系统为遥操作终端以无线网络为...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

《信息技术》2017年02期
信息技术

遥操作机器人系统的鲁棒量化控制

针对遥操作机器人系统,文中讨论其在量化参数不匹配下的鲁棒控制设计问题。控制器包括两部分:线性部分由线性矩阵不等式给出,...  (本文共6页) 阅读全文>>