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虚拟环境下基于网络的机器人系统研究

主从式遥控机器人的目的就是通过主手去控制远处的从手,以完成作业任务。对于从手与环境物体有接触的作业任务,双向力反馈控制是实现灵活、有效的遥操作控制的一项关键技术。伴随着虚拟现实技术的飞速发展,虚拟环境双向力反馈主从遥控技术有着广阔的应用前景。而主从系统之间的数据传输需要一定的通道,传统的通讯媒介为电缆。显然用电缆有很大的局限性,尤其是对于太空这样的远距离作业场所。互联网是当今应用范围最广最便捷的信息传输渠道,造价也要低廉得多。本文即是将Internet的应用引入机器人研究的领域。在查阅了大量文献的基础上,本课题侧重基础研究,确立了主从系统的分阶段反馈控制的方案,对其建模及其控制问题进行了深入研究,并验证了其可行性。在系统仿真的条件下,模拟了JS 5型机器人手臂的运动。以JS 5型机器人的性能指标作为虚拟主手的模型参数进行仿真时,作了适当的简化,建立了虚拟主手的运动学方程、逆运动学方程以及虚拟主手的方向余弦。对工作于太空领域的机器  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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基于虚拟现实的遥操作机器人研究

遥操作机器人是一类非常实用的机器人,广泛应用于空间探测、海洋探测、危险环境作业等领域。基于虚拟现实的机器人遥操作,是将虚拟现实技术应用到遥操作机器人上,来解决遥操作中存在的某些特殊问题的一种较好的方法。本论文主要的研究内容分为三个部分:网络环境下的通信延迟研究,虚拟现实技术应用研究,遥操作机器人系统结构研究。本文对遥操作中的通信延迟进行了研究,分析了TCP/IP网络环境下导致通信延迟产生的多种因素,指出了网络通信延迟的根本原因,并给出在现有网络基础上解决延迟的三类方法:减小和消除随机延迟;将随机延迟转换为固定延迟;设计具有处理时变延迟能力的机器人控制器来解决通信延迟问题。本文所给出的演示系统中采用了第一、第二类解决方法。虚拟现实技术是近些年来兴起的一种人机交互技术,应用于机器人中可以使操作人员具有身临其境的感觉。本文对虚拟现实技术的探讨,主要集中在虚拟现实在遥操作机器人系统中的作用,以及应用的方式和方法,并给出了机器人几何建模的...  (本文共62页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
西安电子科技大学

多机器人控制及其虚拟仿真

多机器人系统是目前机器人研究领域的热点问题。人们希望多个机器人能完成由单一机器人难以完成的更加复杂的任务。多机器人接到任务后需要首先到达任务所在地,然后才能执行任务。因此,对多机器人无碰撞的快速到达目的地的控制就显得非常重要。文章围绕多机器人的控制、最优路径搜索、虚拟环境下仿真展开研究。首先,在静态环境下,只考虑机器人之间避碰的情况下,给出了基于累积竞争神经网络的多机器人路径搜索方法。该方法由累积竞争神经网络的一次并行性计算,搜索出所有路径起始点及路径交叉点到目的地的最短路径。机器人在路径交叉点发生路径冲突时,则由文中提出的机器人之间的竞争行为来解决。其次,在机器人最优路径搜索时加入了路径流量。解决了机器人之间、机器人与静态障碍物之间的避碰问题。考虑了路径流量的动态变化,以此来避免由单纯搜索出最短路而不考虑路径流量带来的机器人拥堵现象。因此,在机器人数目众多的情况下,可以缩短机器人到达目的地的时间。最后,论文基于ADAMS软件对...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
中南大学

机器人轨迹规划算法及其在虚拟环境下的投射式实现研究

基于虚拟现实技术的机器人运动控制仿真研究是目前机器人学研究中的一个热点。通过引入虚拟现实技术,可以构建更加直观高效逼真的仿真环境,进行更加有效的人机交互式操作。而机器人的轨迹规划问题则是机器人研究领域中一个长期存在的传统问题。目前,已经有比较多的最优规划算法,这些算法各具特色,在某些特定场合中发挥了一定的功效。不过,这些算法也存在着一些缺陷,因此,研究以克服这些不足并且突出算法的实际工业应用为目的的改进算法是有重要现实意义的。本学位论文针对虚拟现实技术和机器人轨迹规划这两大领域丌展了一些交叉研究,将虚拟现实技术这一新颖的技术应用于轨迹规划这一传统的机器人研究领域中,在两者之间建立起了有效的连接。论文工作以对面向机器人控制的新颖的投射式虚拟现实(Projective Virtual Reality, PVR)技术理论的改进和扩展为研究主线,着重在基于改进的PVR技术的机器人虚拟仿真平台的研制和系统扩展接口的设计,以及对应的投射式虚...  (本文共171页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于Internet多机器人遥操作系统安全机制的研究

随着人类对于空间、深海、核辐射等危险与极限环境内作业需求的不断提升,遥操作技术发挥着越来越重要的作用,成为机器人领域重要的研究方向之一。多操作者多机器人(MOMR)遥操作具有分布式、作业能力强等优势,且使用Internet作为遥操作系统实时数据传输的载体,为遥操作系统增加了公众性、分布性、设备共享等新特点。因此如何克服系统结构和网络特性中的不利影响因素,安全可靠地实现基于Internet网络的多操作者多机器人遥操作是目前重要的研究方向,并且通过研究Internet遥操作技术可以为机器人技术在空间、深海等其他领域的应用提供必要的理论基础及技术支持。为了全面把握系统安全性,本文首先对MOMR网络遥操作系统安全影响因素进行了深入分析,作为实现安全机制的基础。基于故障树分析(FTA)理论分析了系统安全影响因素,利用最小割集刻划了系统危险状态的基本事件组合,直观地描述出系统中临界故障情况和安全影响因素之间的作用关系。对系统安全因素的分析表...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
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基于Internet的机器人遥操作系统研究

基于Internet的主从式遥操作机器人系统是利用网络作为通讯手段建立系统的遥操作性,拓展人类在太空、深海、核环境等危险情况下的作业能力。伴随着虚拟现实技术的飞速发展,该系统要达到的理想状态是使操作者获得无延时的视觉和触觉临场感。本文即针对存在网络传输时延情况下的力觉临场感问题进行了研究。为了克服时延的影响,本文将虚拟环境引入遥操作系统中,并针对传输时延的统计规律,提出了若干解决方案设想。针对工作于重力空间的从机械手,从人手与物体的接触机理出发,建立了用刚度、阻尼和摩擦描述的虚拟从手与环境物体的交互作用力数学模型。模型考虑了物体的阻尼特性,提高了系统的稳定性。从机器人力控制的特点出发,应用智能控制理论,设计出了集模糊控制和神经网络于一身的模糊神经网络力控制器。该控制器具有自学习功能,提高了力反应遥操作系统力反馈的保真度。随后进行的仿真实验验证了该控制器的良好性能。在校园网上进行了大量的各类数据传输时延统计实验,并参照广域网数据对...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>