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.     

基于标准双边控制的改进力反馈遥操作方法

针对空间机器人遥操作过程中的通讯时延问题,提出一种改进的PD双边力反馈遥操作控制系统。首先从理论上推导该控制系统绝对稳定的条件。在保证系统稳定的前提下,进一步研究提高系统透明性的方法并给出控制参数的约束条件。通过与标准PD双边控制方法的对比实验以及固定时延与变时延2种不同条件下的仿真实验,验证该改进方法具有显著提高遥操作系统透明性和跟踪性能的作用。研究结果表明:所推导的稳定性条件和透明性分析结论进一步完善了该PD双边控制方法,可对复杂遥操作系统中应用该方法提供参考。     

3D图形预测仿真及虚拟夹具的大时延遥操作技术

以空间机器人在轨服务为背景,建立了卫星在轨自维护系统的地面遥操作平台.远端由安装在卫星本体上的一个四自由度机器人和灵巧手的臂/手系统组成,当卫星出现故障时,遥操作者通过空间鼠标和力反馈数据手套分别控制远端的臂/手系统排除卫星故障,实现卫星的自我维护.对于地面-太空之间通讯的大时延,利用3D图形预测仿真技术克服时延的影响,并采用虚拟夹具法提高遥操作系统的安全性和操作性能.在大时延及变时延(约7 s)的条件下,实现了武汉遥操作哈尔滨的自维护机器人臂/手系统,成功地完成了打开太阳能帆板的典型卫星在轨维护任务,验证了该方法的有效性,为今后实际空间机器人的地面遥操作提供了经验.     

融合阻抗控制的虚拟现实遥操作技术研究

以空间机器人在轨服务为背景,建立了卫星自维护系统的地面遥操作平台,利用虚拟现实技术克服了时延对机器人遥操作的影响.为提高遥操作性能、减少操作者压力,提出了在主操作端(主端)利用虚拟夹具法辅助进行任务规划,并在从机器人端(从端)采用对模型误差具有鲁棒性的阻抗控制方法.在主端采用手动操作或虚拟夹具,同时从端采用位置控制或阻抗控制4种组合的情况下,遥操作机器人完成了打开太阳能帆板的任务.实验比较了操作过程中机器人腕部的受力情况.结果证明该方法可以有效地减少操作者压力且提高操作性能.     

时延力觉临场感遥操作机器人系统预测控制研究

通讯时延是造成力觉临场感遥操作机器人系统不稳定和操作性能下降的关键因素 ,针对时延问题 ,提出了一种适用于时延力觉临场感遥操作机器人系统的广义预测控制方法 ,该方法通过预测控制器产成实时的预测力反馈以消除时延的影响 .此外 ,为使该方法应用于遥操作机器人未知环境作业 ,本文采用AUDI辨识算法对环境模型进行辨识 .构造实验系统 ,通过实验验证了该方法的有效性 .     

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.     

基于行为优先与任务协调的多移动机器人遥操作

针对单个操作者对多个移动机器人遥操作的困难,提出了基于行为优先和任务协调的多机器人遥操作方法. 通过引入机器人局部自主的概念,运用行为优先决策与任务协调模块使操作者和机器人共享运动控制. 建立了多机器人系统遥操作体系结构,设计了多通道人机交互接口界面. 室外实验表明,提出的方法可以实现人和机器智能的合理分配. 运用该方法,单个操作者可完成对多个移动机器人的遥操作.     

基于组织的访问控制系统授权验证单层关系模型

由于在目前的各种组织授权模型中缺乏对授权系统访问许可的检验,提出了对OB4LAC模型授权情况进行验证的基于组织的访问控制系统授权验证单层关系模型,通过向量和矩阵对用户-岗位-角色-操作之间的关联方式进行了描述,实现在多用户情况下,将每个用户通过组织授权系统所得到的系统操作权限进行直观的统计.通过算法实例对单层关系模型进...     

增强现实环境下的FreeForm空间遥操作研究

人类在复杂环境中执行操作任务时,往往存在很多危险。空间遥操作技术实现让操作人员操控异地的设备,远离危险,在安全的环境中完成各种操作。然而,空间遥操作技术存在通讯时延,为了解决这一问题,通常使用增强现实技术对遥操作系统构建虚拟预测环境。目前,一般的增强现实技术只能对人的视觉系统进行影像增强或视野扩张,无法对触觉进行有效地模拟或仿真。本文提出将FreeForm触觉式设计系统与增强现实技术结合的方法,弥补这一缺陷。     

大时延环境下的分布式遥操作系统

遥操作仿真系统主要用于解决航天机器人遥操作过程中所遇到的大时延问题。本系统由三维实时仿真系统以及实际机器人实验系统两部分组成。操作人员输入的各个控制指令都会立即被三维实时仿真系统中的仿真机器人所响应 ,这些控制指令经过一定的时延以后传入实际机器人实验系统。同时遥操作系统可以通过比较传回的实际机器人状态和仿真机器人的状态来验证操作效果。因此本系统较好地解决了大时延下的遥操作问题     

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.     

基于虚拟斥力的多机器人遥操作算法的研究

针对多机器人遥操作系统多机器人协作中易于发生碰撞的问题,提出基于虚拟斥力的方法实现实时避碰.在每个机器人的周围预先设定安全区域,当有障碍侵入安全区域时,机器人与障碍之间产生虚拟斥力,迫使机器人的轨迹发生调整远离障碍.基于弹簧、阻尼系统建立虚拟斥力模型,将虚拟斥力作为机器人的扰动力,根据障碍类型给出机器人的避障调整函数.利用Rx60、Rx90两个机器人进行遥操作协作实验,实验结果表明基于虚拟斥力的实时避碰算法能够简单而高效地保证协作作业的安全性.     

力觉临场感遥控作业系统控制结构的透明性研究

临场感技术是虚拟现实中的一项重要内容，本文针对力觉临场感遥控作业系统中几种典型控制结构的透明性，进行了理论分析和实验研究，结果表明力反馈－位置型控制结构具有最佳的透明性。     

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．     

基于VR预显示的月球机器人遥操作仿真系统

为了消除时间延迟对遥控操作系统稳定性的影响，提出了基于虚拟现实(VR)预显示的两级遥操作控制结构的仿真系统方案。文章重点讨论了虚拟环境的建模技术，建立了基于摇杆-转向架的月球机器人的实体模型。最后用月球机器人爬坡的仿真验证了所建模型的正确性和可行性。     

A robotic tele-drill system over network using predictive display

0 IntroductionMuch research has been done for a long distancetelerobotic operation using exclusive communicationlines .These systems havetheir owncommunicationlines and areused for special purpose ,like space operation, nuclearmaterial handling,robotic telesurgery,etc . Withthe de-velopment of computer networklike Internet ,a teleopera-tionsystemusing it attracts much attention. Using Inter-net has more advantages than using exclusive communica-tionlines . For example ,it is cheaper and can …     

力觉临场感机器人基于在线修正虚拟模型的远程控制

虚拟建模技术是克服遥操作时延问题的有力手段,但是这种方式依赖于虚拟模型建立的精度.为了获得准确的虚拟模型,提出了一种在线修正虚拟模型的方法,通过对虚拟模型几何误差和动力学误差的在线修正,从而获得准确的交互信息.首先采用图形图像的叠加及远地位置和力信息的融合技术来修正远地环境的几何模型,同时采用滑动平均最小二乘法(SALS)来实时辨识远地工作环境的质量、阻尼和刚度,建立和修正远地环境的动力学模型.实验结果表明,通过以上方法在线修正的远地虚拟环境模型可以有效地消除时延带来的影响,提高系统的可操作性.