竞争型遥操作机器人实验系统研究

基于网络遥操作多机器人系统的作业目的,介绍了竞争型MOMR与协作型MOMR的特点.在此基础上,首次提出了竞争型遥操作机器人系统理想的测试平台一种基于Internet的C/S模式的足球机器人遥操作实验系统,描述了系统开发中的若干关键技术,如系统组成、体系结构、服务器端控制系统结构和遥操作客户端的关键技术等,给出了Internet性能测试实验实例.通过国际遥操作足球机器人比赛,证明了该系统具有良好的交互性、实时性和稳定性.     

国外手爪中多传感器数据融合技术的研究概况

近年来 ,多传感器数据融合技术已引起世界范围内的普遍关注 ,成为一个新兴的技术方向 ,并已成功地应用在军事系统、交通系统和智能机器人等研究领域。手爪是空间智能机器人的关键部件之一 ,它集成了视觉、触觉和力觉等多种传感器。为了能进行灵活和自适应的操作 ,机器人手爪必须要采用多传感器数据融合技术。该文介绍了机器人手爪中多传感器集成和数据融合技术的研究概况 ,对我国机器人的研究发展具有一定的借鉴意义。     

基于Internet实时遥操作移动机器人

构建了能使操作者通过Internet远程实时控制的移动机器人系统。为了补偿网络时延和抵消其对遥操作系统的影响,基于我们以前提出的改进型Smith预估器原理,给出了预估控制策略。为了保证系统稳定性和透明性,基于主从端的传感器信息交换,设计了一个动态模型管理器,并给出了同步管理算法。除了力反馈外,为了增强系统控制的实时性,引入了预估的虚拟显示。为了降低时延抖动,提出了新的网络时延管理算法,并分析了时延缓冲器原理。最后长距离的网络遥操作实验验证了系统和控制策略的实用性和有效性。     

机器人网络遥操作仿真系统设计

建立了机器人的运动学模型，然后基于Delphi开发平台，应用OpenGL强大的图形功能，建立了主、从式机器人三维仿真模型：并在此基础上根据系统体系结构设计思想对机器人遥操作仿真系统进行设计，开发出一套基于网络的机器人遥操作仿真系统。并且对Delphi中网络控件TclientSockel和TserverSocket进行编程，实现了机器人控制命令和反馈数据在局域网上的实时双向传输，从而完成了主从式机器人的网络遥操作。仿真实验结果表明，该仿真系统是准确可行的。     

基于Internet的实时遥操作移动机器人系统

为抵消网络可变时延对遥操作系统的影响,基于一种新的改进型Smith预估器,构建了预估控制下的网络实时遥操作移动机器人系统.该系统根据主、从端传感器交换的信息,通过动态模型管理器及其算法,保证了主、从端模型的一致性.文中根据端到端数据包多个到达的特性,提出了新的时延缓冲器管理算法,从而更好地将可变时延转化为常时延.为了增强系统控制的实时性,系统中还引入了模型的虚拟显示.长距离的网络遥操作实验验证了文中系统和控制策略的实用性及有效性.     

手爪中多传感器数据融合技术的研究概况

多传感器数据融合技术是传感器技术、模式识别、神经网络、控制理论、人工智能和模糊理论等学科相交叉的一门新兴学科 ,它被美国列为 2 0世纪 90年代重点研究开发的 2 0项关键技术之一 ,已被广泛地应用于军事和非军事领域中。而在机器人手爪中应用多个传感器 ,采用数据融合技术进行传感器信息处理 ,是赋予机器人更高智能的关键之一。该文介绍了日本营救机器人手爪中的多传感器集成和数据融合技术及操作控制 ,美国早期的多传感器手爪系统和国内机器人手爪研究的主要情况 ,对我国机器人的研究发展具有一定的借鉴意义。     

机器人手爪的功能分析与设计研究

本文对机器人手爪的抓取运动范围、工件的定位要求、夹紧力的计算方法、工件的检测、清洁和安全等相关功能要求进行了系统的介绍，对设计手爪时工件结构形式的分析、工件定位点及夹紧方式的确定、工件检测传感器位置及数量的确定、工件表面的清洁、手爪的安全性等相关设计事项进行了研究，在分析了机器人手爪的有关设计要素后，提出了机器人手爪的设计的步骤和设计思路，为机器人手爪在现代工业制造领域的推广和应用提供技术支持。     

基于事件预测的遥操作机器人系统的性能分析

Internet的时变时延及数据丢包严重影响了互联网遥操作机器人系统的操作性能,甚至造成了系统不稳定.为降低时变时延对遥操作机器人系统性能的影响,文中基于具可变滑动窗口的稀疏多元线性回归算法提出了单步时延预测算法,并在此基础上设计了基于事件预测的网络遥操作机器人系统.该系统在主端加入基于时延预测的离散路径管理器,它通过求解超前的优化函数,在线产生一个合适的预测路径的事件参数,从而提高跟踪性能和环境适应能力以应付突发事件的发生.根据Lyapunov稳定性定理,文中还推导得到了该系统的稳定性条件.本地实验和跨地区的遥操作机器人实验结果表明,文中方法能有效解决时变时延以及网络数据丢包引起的稳定性问题和性能下降问题.     

基于CAN空间机器人智能手爪数据通讯设计

提出利用CAN总线实现空间机器人多传感器智能手爪系统数据采集单元间通讯的方法,并将其运用到多传感器智能手爪运动控制系统中.同时结合高性能微转换器ADuC812确定了合理的通讯硬件结构,有效地解决了多传感器系统大信息量传输时存在的"瓶颈"问题.     

受限网络带宽下遥操作机器人的视频传输控制

针对搭载多个视像传感器的遥操作机器人系统,提出一套适用于遥操作系统网络应用层的视像传输带宽分配算法.根据遥操作机器人当前执行的任务计算得到各视像的传输权重,采用多目标优化方法,在总传输数据量不超过系统传输带宽的前提下,依据权重公平将传输带宽分配给各个视像传感器.该算法对于带宽受限的传输网络,通过修改视像采集分辨率与帧率达到控制传输带宽的目的,避免了因网络拥堵导致的传输丢帧现象,从而保障传输视像的实时性和完整性,使系统可以依赖于视觉图像质量完成遥操作任务.设计的算法已运用于实际变电站环境中的巡检机器人,为系统提供流畅完整的视频传输服务,验证了算法的实用性.     

Design of multisensory integration gripper system for Internet-based teleoperation

A layered architecture of multisensory integration gripper system is first developed, which includes data acquisition layer, data processing layer and network interface layer. Then we propose a novel support-vector-machine-based data fusion algorithm and also design the gripper system by combining data fusion with CAN bus and CORBA technology, which provides the gripper system with outstanding characteristics such as modularization and intelligence. A multisensory integration gripper test bed is finally built on which a circuit board replacement job based on Internet-based teleoperation is achieved. The experimental results verify the validity of this gripper system design.     

基于波变量的力反馈遥操作研究

设计了一个基于波变量的带力反馈的主从式遥操作系统.引入波变量保证系统在操作过程中的稳定性.以虚拟环境中灵巧手的位姿代替实际力作用方向的位移,用于虚拟力计算;使用事先实验获得的实际材料接触力特性数据进行虚拟力外推.仿真实验结果表明,该方法能给操作者提供连续的力反馈,保证了较高的透明度和刷新率.     

力觉临场感遥控作业系统的研究进展

力觉临场感遥控作业系统是一种新型的高级遥控机器人系统，它通过操作者时机器人实现带感党的控制来完成复杂环境下的作业，本文介绍了临场感遥控作业系统的组成和当前对力觉临场感技术研究的几个主要方面及存在的困难，为进一步研究指明了方向。     

Earthshaker: A mobile rescue robot for emergencies and disasters through teleoperation and autonomous navigation

To deal with emergencies and disasters without rescue workers being exposed to dangerous environments, this paper presents a mobile rescue robot, Earthshaker. As a combination of a tracked chassis and a six-degree-of-freedom robotic arm, as well as miscellaneous sensors and controllers, Earthshaker is capable of traversing diverse terrains and fulfilling dexterous manipulation. Specifically, Earthshaker has a unique swing arm—dozer blade structure that can help clear up cumbersome obstacles and stabilize the robot on stairs, a multimodal teleoperation system that can adapt to different transmission conditions, a depth camera-aided robotic arm and gripper that can realize semiautonomous manipulation and a LiDAR aided base that can achieve autonomous navigation in unknown areas. It was these special systems that supported Earthshaker to win the first Advanced Technology & Engineering Challenge (A-TEC) championships, standing out of 40 robots from the world and showing the efficacy of system integration and the advanced control philosophy behind it.     

基于OpenGL的虚拟现实技术在遥操作机器人系统的研究与实现

为了创建具有良好沉浸感和真实感的虚拟现实操作环境,从而使操作者更直观地感知遥操作机器人所处的工作环境,并准确地发出执行指令,对空间机器人远距离遥操作中的虚拟现实系统进行了研究与开发.利用3D建模与OpenGL等关键技术创建遥操作虚拟环境,通过手柄对真实机械臂与虚拟环境中的模型同时进行控制驱动.操作人员可以改变虚拟环境中的视点和视角,依靠更加生动的视觉临场感信息,实现单一的视频反馈所不能达到的监控效果.在模拟大时延的条件下,利用现场真实的信息去修正预测误差,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力.系统结构清晰,可以进行模块拓展并方便二次开发.     

力觉临场感遥控作业虚拟现实系统研究

虚拟现实技术是目前解决力觉临场感遥控作业系统时延问题的一种强有力工具．本文研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,针对力觉临场感遥控作业系统时延问题提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法的有效性．     

采用受控Petri网的虚拟现实遥操作机器人系统模型

针对机器人遥操作系统分布式操作的特点,采用面向对象的虚拟现实建模方法构建系统的原型,使模型的复杂性不再与具体完成的任务有关.基于时序逻辑的推理规则,利用Petri网作为遥操作控制系统模拟与验证的工具,描述操作任务间的因果关系,并以共享控制模式为模型,描述遥操作控制系统的动态行为.最后,通过实验验证方法的合理性.     

变分原理的直接寻优算法及最小二乘法变分原理

本文研究基于非线性规划法的变分原理的直接寻优算法，根据粉发原理直接寻优算法所要求的条件即极值条件，对几种变分原理能否运用直接寻优算法给出了结果，指出力学问题从微分，积分方程转化为直接寻优算法的途径，分析了最小二乘法变分原理。本文为用有限元法求解问题提供理论基础，并给出运用变分原理直接寻优算法的算例。