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大时延遥操作的三维预测显示及力反馈控制研究

本文以美国ROCKY7行星探测机器人为原型,初步研究了预测显示技术的基本实现方法,对滑模控制在带时延主从控制系统中的应用作了大量的仿真及实验研究。仿真结果表明,基于阻抗—滑模控制器的主从系统能有效降低系统对通讯延迟的敏感性,对变化的时延同样具有鲁棒性。目前,探测和开发月球已成为人类最重要的活动之一。为完成月球表面的探测任务,月球探测车是不可缺少的探测工具和手段。通过月球探测车在月球表面的探测活动,人们可以获取月球表面的环境资料,收集月球表面的岩石和土壤标本,为载人登月打下基础,并为月球基地的建立提供技术保障。月球车遥操作中最主要的问题是空间与地面通信中的时间延迟以及有限的数据传输带宽。通信延迟包括遥控指令的延迟和遥测信号的延迟,主要是由光传播速度造成的。时延使连续遥操作闭环反馈控制系统变得不稳定。目前,3D 预测仿真图形是解决大时延遥操作的主要方法,为此需建立月球车和月球环境的预测仿真图形显示系统,在良好人机界面的条件下进行遥操  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

《农业机械学报》2012年10期
农业机械学报

基于立体视觉的遥操作工程机器人自主作业系统

引言在危险的极限作业环境中,遥操作工程机器人技术得到了广泛应用[1~2]。但是遥操作工程机器人系统的通信环节,由于受干扰和传输条件的限制,有时传回的信号带有大量噪声和较长的时间滞后,严重时系统根本无法正常工作。为此,本文将立体视觉技术引入工程机器人遥操作领域,建立基于立体视觉技术的遥操作工程机器人自主作业控制系统。1遥操作工程机器人自主作业系统原理遥操作工程机器人由末端执行器代替液压挖掘机铲斗而成,4自由度都使用液压伺服驱动,如图1所示。末端执行器由一对啮合齿轮、抓手和四连杆机构组成,抓手由安装于前臂上的液压缸驱动,经四连杆机构并驱使主动齿轮啮合被动齿轮,实现抓手的开合。这样的结构设计可保证抓手两边的抓取力相等。图1遥操作工程机器人结构Fig.1 Structure of tele-operation construction robot遥操作工程机器人自主作业控制系统主要包括基于立体视觉技术的目标物体自动识别与空间定位系统、遥...  (本文共6页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

考虑安全性的遥操作交会共享控制方法研究

交会技术是进行空间组装、空间往返运输、在轨服务以及深空探测等空间活动的支撑技术。当前,我国载人航天器可采用自动交会与航天员手动交会相互备份的方式执行交会任务;而对于无人航天器的交会,则只能依赖于自动交会技术。因此,需要研究地面遥操作交会技术作为无人航天器自动交会的备份。本文对遥操作交会的状态预测算法、人的操作特性、轨迹安全性动态评估方法以及人机联合共享控制方法进行了研究,主要研究成果如下:提出了基于Smith预估的遥操作交会状态预测算法。1)建立了时延的计算模型,分析了时延对控制系统稳定性的影响;2)引入缓冲思想,推导了变时延的缓冲算法;3)基于Smith预估原理建立了遥操作交会的状态预测模型,结合滤波算法推导了预测状态的实时校正算法。基于遥操作交会仿真系统的实验结果表明:所提出的遥操作交会状态预测算法可有效克服时延影响,提高遥操作交会的控制性能。研究了遥操作交会中人的操作特性。1)基于遥操作交会的相对运动规律,结合人的信息处理...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

外骨骼遥操作主手的设计研究

外骨骼应用于遥操作领域,可作为主手,利用穿在操作者上肢的外骨骼装置,使操作者上肢的运动参数在从端多自由度机器人上实时再现出来。外骨骼是操作者与从端机器人交互的重要接口,一方面把主手的位置、姿态和速度等信息传送给上位机,另一方面又接收控制系统发送来的从手末端触碰环境时的力觉信息,从而可为操作者提供真实的力觉临场感,进而实现对机器人的有效干预和控制,使得从端多自由度机器人执行各种复杂的任务成为可能。本文基于外骨骼机构的研究现状,对外骨骼遥操作主手进行了详细的设计研究工作。首先,本文对人体上肢运动机理展开了研究,据此确定了外骨骼遥操作主手的自由度分配及运动参数,并初步设计了外骨骼遥操作主手的方案。在此基础上对所设计的外骨骼遥操作主手进行了运动学建模及求解。基于运动学正解,本文利用蒙特卡洛方法绘制了外骨骼遥操作主手的工作空间云图。结果表明,本文设计的主手运动范围较大。其次,对外骨骼遥操作主手涉及到的主要部件进行了选择和计算。然后,详细设...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

《深空探测学报》2018年01期
深空探测学报

加拿大移动服务系统地面遥操作模式综述

o引言按照我国空间站工程总体规划,将在2020年前后,建成和运营近地载人空间站吣在空间站最初建造及后期运行过程中,大多数舱外活动必须借助于机械臂,机械臂对于空间站在轨组装、外部维修以及日常运行维护起着至关重要的作用。目前,国际空间站最具代表性的舱外机械臂系统是安装在美国舱段上的加拿大移动服务系统(Mobile Satellite Services,MSS),该系统主要包含一个大型遥操作臂系统(SSRMS)和一个特殊用途灵巧操作臂(SPDM),此外,空间站上的大型舱外机器人系统还包括俄罗斯舱段上的欧洲臂(ERA)和曰本实验舱上的远程机械臂系统(JEMRMS)12—8]。针对空间站的搭建和维护任务,我国于2007年开始中国空间站远程机械臂系统(CSSRMS)的研制[91。CSSRMS由核心舱机械臂(CMM)和实验舱机械臂组成(EMM),当前CMM可实现技术性能指标与国际空间站上机械臂对比情况如表1所示|KM31。由表1可知,CMM的...  (本文共7页) 阅读全文>>

《机械工程学报》2017年11期
机械工程学报

大时延环境下空间机器人的可靠遥操作策略

0前言1随着人类对太空探索的进步,对空间资源的利用不断扩展,各类不断丰富的空间任务对空间机构的要求也日趋复杂。空间机器人及其遥操作技术作为航天工程和机器人科学的有机结合产物,集合了人的决策智能和机器的精确作业的特点,可执行人类不宜触及的危险或长时间的空间任务,显著拓展航天工程中的任务范围,增强人类对空间环境的驾驭能力,目前已经在航天飞机、国际空间站等大型空间活动中发挥着重要作用。世界上发达国家航天技术发展的历程表明,空间机器人及遥操作技术已成为在轨服务的重要手段,各航天大国均在大力发展该技术[1-2]。可靠性指标一直是在轨机构的关键指标,针对空间机构的可靠性设计方法已有大量的研究结果。近年来,除了对机构本身的可靠性设计研究外,科研人员也开始重视机构的操作、操控和使用的可靠性。针对空间机器人,除了以路径最短、反作用力最小等为指标的路径规划方法外,性能退化下的控制方法、故障模式下的规划方法等研究也相继开展。遥操作作为空间机器人操作的...  (本文共7页) 阅读全文>>