基于虚拟现实的机器人异地仿真与监控

研究了利用虚拟现实技术对机器人进行仿真、监控和遥操作集成一种理论及方法,分别建立了用于仿真和监控的虚拟机器人.结合实验机器人、微控制器和无线通讯系统等构建了实验系统,分析了机器人运动在虚拟环境中的定位和控制方法,并进行了相关实验.研究和实验工作表明,虚拟现实技术不仅能够作为视频监控和仪表监视方法的有力补充,还能够在遥操作中带来更好的操控体验,并且与视频反馈相比,可以在有限的数据带宽条件下提供更好的辅助效果.     

遥操作机器人系统克服时延影响的关键技术

综述了遥操作机器人系统克服时延影响的关键技术及其最近的研究进展 ;指出基于虚拟现实技术的遥操作机器人系统是其今后研究和发展的主潮流 ;认为致力于设计并研究对几何建模误差和动力学建模误差均具有鲁棒性的遥操作机器人系统 ,有效地解决系统通信时延问题 ,使其系统稳定 ,并具有良好的可操作性 ,才是切实可行办法     

基于多用户协调机制的机器人遥操作仿真系统的实现

在研究机器人遥操作系统的基本原理及其相关技术的基础上 ,设计了一个基于多用户机制的机器人遥操作仿真系统 ,构造一个集研究和实验为一体的机器人遥操作平台 ,以拓宽机器人技术在科研和工程领域的应用前景 .     

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.     

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.     

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.     

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。     

机器人宇航员遥操作中手臂运动映射优化

建立了基于虚拟现实的机器人宇航员遥操作系统,使用运动跟踪器实现了手臂的直观准确的遥操作控制.针对机器人宇航员与人体结构存在一定差异的问题,对传统手臂遥操作的笛卡尔空间运动映射方法存在映射精度和手臂构型的差异进行了分析.在此基础上,提出了一种优化运动映射方法,该方法利用增量控制保证机械臂末端的映射精度,利用工作空间匹配保证手臂构型的一致性,从而实现了操作者直观准确地对机器人宇航员的遥操作.手臂构型和运动跟踪的仿真结果验证了该优化运动映射方法的有效性.     

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Matlab和VR技术的移动机器人建模及仿真

利用Matlab建立移动机器人的动力学模型,在虚拟现实(VR)环境下,实时仿真移动机器人路径跟踪的运动特性,为基于Internet的机器人遥操作试验搭建了仿真平台.实验结果表明,虚拟模型准确地模拟了真实移动机器人的动力学特征;通过对模型的参数修改,为实现对真实机器人的最优控制和设计提供了可信的参考方案.     

基于MATLAB虚拟现实工具箱的手臂康复机器人仿真

基于MATLAB虚拟现实工具箱允许MATLAB／Simulink使用虚拟现实的图形技术，使用户直接将仿真结果以虚拟现实的形式显示出来．介绍了虚拟现实的基本概念、V—realm Builder，及建立手臂康复机器人虚拟现实的VRML语言文件，并且在MATLAB和Simulink环境下，对手臂康复机器人进行虚拟现实仿真。仿真结果表明，虚拟模型可以准确地模拟真实康复机器人的特征，为实现对真实机器人的最优控制和设计提供了理论依据。     

虚拟现实技术在遥控机器人领域的运用

虚拟现实技术的起源和发展得益于机器人技术,同时为机器人技术提供了强有力的技术手段,二者之间有相互协同优势.阐述基于虚拟现实的遥控机器人的技术原理、体系结构、开发平台与当前主流方法,并分析了远程遥控机器人医学手术、家用机器人远端操控系统、远程空间作业机器人的实例,介绍了本领域中的已解决问题与待解决问题.     

交互式遥操作机器人实验平台设计及其应用

实验平台由主机械手、从机器人、远程视频监控和虚拟从手4个子系统组成,其中主手为自行研制的HC01异构式力反馈手控器,从手为日本安川公司的MOTOMANSV3X型6自由度工业机器人.在此平台上可以进行通信时延、遥操作工作模式、临场感技术、虚拟现实技术和交互技术等方面的研究.最后,以预见显示模式为例,进一步说明了实验平台的用途和用法.实验表明,在30 s大时延情况下,预见显示模式时主手可以成功控制从手完成物体的抓取、移动和放置等操作.     

基于Matlab的虚拟现实技术在机器人足球中的应用

在机器人足球比赛中,传统方式是通过摄像头采集图像信息,在信息的传输过程会存在较大的时延问题.利用虚拟现实视觉临场感技术,可以解决时延问题,提高参赛机器人的控制精度.详细介绍了如何在Matlab和Simulink仿真环境中分别建立足球机器人的仿真模型,并对虚拟现实建模语言VRML以及VRML构造器--V-Realm Builer 2.0作了简单的阐述.     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教，对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构，给出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法，然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用，最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中，通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通，仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。     

基于JAVA和VRML的虚拟校园的设计和实现

随着网络技术和计算机仿真技术的不断发展,基于互联网的虚拟现实已经逐渐成熟.通过研究VRM L的三维建模技术,JAVA程序对VRM L的实时控制以及实现VRM L和JSP互动,将基于网络的应用程序与虚拟现实结合起来,旨在创建一个全新的虚拟校园.     

基于虚拟现实技术的排牙机器人应用研究

为了能很好地解决众多老年无牙颌患者全口义齿修复问题,针对排牙机器人的多指手进行结构优化设计,采取3个手指、9个自由度的多指灵巧手完成人工牙的抓取和排列任务,采用D-H坐标法建立了排牙机器人的正运动学模型,同时给出了转动和平移关节的位置和方向表达式,并在基于maflab／simulink仿真平台上应用虚拟现实技术进行了三维仿真,对排牙机器人的临床应用研究具有重要意义。     

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.