水下机器人遥操作技术的研究

水下机器人是人类大洋开发必不可少的工具,传统的操作方法极大地限制了机器人作用的发挥,本文建立了基于拨号网络或Internet的水下机器人遥操作系统,该系统采用远程仿真机器人的办法来弥补网络带宽对视频图像效果的影响,取得了比较满意的效果。     

不确定大时延下遥操作对象模型的在线修正方法

基于预测模型的遥操作是消减通信大时延的有效方法,预测精度直接影响操作品质。分析了遥操作中的不确定大时延及有限带宽对模型修正的影响,针对模型参数的不确定性,提出了一种新的模型在线修正方法。该方法采用时标标识、同态模型、数据平滑等策略,有效克服了实测信息错配、反馈修正与实时预测过程异步以及变采样步长问题,实现了模型的精确在线修正,提高了预测精度和系统的鲁棒性。通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于虚拟样机的井下机器人行走仿真试验

在石油故障井井下作业探测机器人原理与结构设计的基础上,在Pro/E环境下建立了具有5000N牵引力、适应Φ90mm～Φ130mm井眼变化的石油井故障探测机器人虚拟样机,利用ADAMS建立了探测机器人运动学与动力学分析模型.通过机器人支撑脚卡紧过程仿真试验及其在不同井眼下的行走仿真试验,得出该探测机器人可以在石油井井下环境中卡紧井壁、适应不同的井眼变化、稳定行走,这为石油井探测机器人的改进设计与研制提供了可行的技术方案.     

基于虚拟样机技术的双足机器人运动仿真研究

应用三维建模软件SolidWorks建立了HIT-ROBOCEAN双足机器人的简化模型,导入虚拟样机仿真分析软件Adams中生成虚拟样机模型,并通过在科学计算软件Matlab中得到的机器人行走步态的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,通过联合仿真获得机器人行走步态的三维仿真动画,并利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。为双足机器人步态规划的研究提供了一种新的方法。     

基于时延切换的遥操作机器人控制研究

针列Internet网络遥操作机器人实时控制问题,提出了一种基于时延切换的遥操作机器人控制方法.首先对网络节点间的网络时延进行测试分析,得到网络时延平移Gamma分布的种类,再通过预估网络时延分布种类的方法,预估网络时延,作为遥操作机器人系统的遥操作周期,建立主从端不同采样周期的网络遥操作机器人采样系统模型,在此基础上提出一种基于时延切换的遥操作机器人控制方法,模拟实验验证了该方法对于提高网络遥操作机器人系统的控制性能有效可行.     

机器人物流系统中在线托盘装载方法研究及其仿真

建立了机器人物流系统在线托盘装载问题中子域的概念,将托盘装载问题转化为子域装载问题,对子域装载时完全填充和部分填充的情形进行了分析总结。在此基础上,建立了包含子域约束、托盘约束、缓冲区约束的在线托盘装载问题模型以及在线箱料优选的三条优先级启发式规则,即最小子域总数、最大余域容载值、最小余域零值。最后通过算例及其仿真研究验证了模型的有效性,为机器人物流系统中在线托盘装载的工程实施提供了理论依据。     

基于遥操作的分布式仿真协同控制系统

针对机器人网络遥操作的特点,本文提出利用CORBA技术实现分布式协同网络遥操作的一个解决方案。通过建立对象分布式模型数据库,较好地解决了系统的实时性等关键问题。     

基于虚拟样机技术的球形机器人运动仿真研究

使用UGNX和ADAMS,研究了一种具有稳定平台的、非完整的全向滚动球形机器人的虚拟样机建模和运动仿真。通过对球形机器人虚拟样机模型的转化,解决了ADAMS软件不支持球壳与平面间的约束,无法模拟球壳在平面上滚动的问题。结合典型实例,对球形机器人的运动情况进行了仿真。仿真结果表明该球形机器人的内置稳定平台在球体全向滚动过程中始终保持稳定的姿态,而不随球体一起滚动。这为物理样机的研制提供了可靠的参考依据。     

基于Internet机器人视觉伺服系统仿真实现

为利用视觉伺服技术实现机器人的网络遥操作,基于所给出的仿真模型,在Robotics Toolbox for Matlab工具箱的基础上,通过Matlab数据引擎技术,实现了基于Internet机器人视觉伺服系统的仿真。为增强系统的实时性,仿真中采用了数据的同步收发和时延缓冲策略。通过给出图像特征点的方式,操作者能够利用Internet实现对虚拟的Puma560机器人进行实时遥操作。     

机器人系统的图形仿真

本文中我们按照面向对象的方法定义了一种通用的数据结构，用来描述机器人及其环境；给出了图形消隐算法和碰撞检测算法，实现了机器人的三维动画显示；完成了机器人示教仿真和典型任务仿真的功能。以上功能在单机器人系统和双机器人系统中均得到了实现，并且能奶容易地推广到多机器人系统。我们将根据自己的经验就机器人图形仿真的主要方面作一个较完整的介绍。     

虚拟仿真飞机座舱系统

首先介绍了一般意义的飞行模拟器与基于VR技术的构造的飞行仿真器主要区别。然后系统地阐述了基于VR技术的虚拟仿真飞机座舱系统的系统结构，硬件组成及系统工作原理，讨论了系统实现中的若干关键技术，包括立体显示技术，同步问题及运动预测与平滑等问题，我们认为虚拟座舱将成为今后含人仿真器的一种典型形式。     

船舶运动控制虚拟现实交互式仿真系统

提出并生成一种应用虚拟现实技术,可使仿真过程可视化的船舶运动控制交互式仿真系统。它使研究者可以在实验室环境下更好地研究船舶航向,航迹,减摇等船舶运动控制系统,直接获得系统的动态和静态特性,实现实时跟踪和监控船舶运动控制多种算法的可视化仿真过程。     

虚拟高炮仿真训练系统

论文设计实现了一种用于训练高炮操作手的虚拟高炮仿真训练系统。它既可训练炮手的操作能力,又可对炮手训练效果进行评估,还能挂接在DIS仿真系统中,作为大型作战仿真训练系统的一个子模块,进行合成训练,因而能显著提高高炮操作手的训练效果。     

ERT-VR:一种地震救援训练虚拟仿真系统

ERT-VR系统主要包括指挥员训练子系统与小组训练子系统两部分。指挥员训练子系统基于多通道立体显示系统构建沉浸环境,小组训练子系统以头盔显示器与数据手套等为主要交互设备。ERT-VR设计与实现了一个训练想定生成器,生成的想定数据类似于试题,管理人员分配给受训人员。受训过程被实时记录与评估。阐述了ERT-VR系统组成、功能结构、运行过程与运行实例。     

舰载光电跟踪系统的虚拟仿真系统研究

针对舰载光电跟踪系统训练中存在的缺乏目标跟踪环境的实际问题，首先，介绍了国内外虚拟仿真技术在武器系统训练中的应用，其次，介绍了舰载光电跟踪系统的虚拟仿真系统的功能；第三，提出了虚拟仿真系统的总体设计方案，最后，说明虚拟仿真技术是人在回路仿真训练系统研制中新的有效手段。     

基于虚拟维修仿真的维修性分析系统设计与实现

提出了基于虚拟维修仿真的堆修性分析系统的结构框架，并进行了系统的设计，系统主要由虚拟维修样机模块、维修仿真模块，维修性分析与评价模块以及系统管理模块等4个功能模块组成。在Jack软件平台下进行了系统开发。以某装备部件拆卸为例，对系统进行实例验证，达到设定目标。     

采摘机械手虚拟设计与仿真系统的研究

在产品虚拟设计与仿真系统的开发中,为了实现智能设计,虚拟设计与企业产品设计的协同性、同一性和可重用性,实体建模属性的统一规范和标准定义十分必要。第一,首次提出和制定了可以用于虚拟产品建模与仿真的命名规则标准,为虚拟机械产品的设计提供参考。第二,构建水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统的体系结构,建立了机械手机构设计模块,它包括机构的参数化设计和知识重用;第三,构建了机械手设计知识库和三维仿真模块;第四,已知机械手视觉获取目标的三维坐标,用软件实现反求机械手运动及其算法,并实现虚拟环境下的机械手对目标定位和采摘的三维仿真;第五,开发了水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统。最后,通过三维仿真和实验样机对关键技术进行了验证。

Abstract：

In the development of product virtual design and simulation system, in order to achieve the cooperativity, identity and reusability of intelligent design, virtual design and enterprise product design, the unified standard and standard definition about solid modeling properties were necessary. First, the virtual product naming standards used for modeling and simulation as a reference for the virtual mechanical product design were firstly proposed. Second, the structure of the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was constructed, and a manipulator mechanism design module was developed, including the parametric design and knowledge reuse. Third, the knowledge base and 3-D simulation module were constructed. Fourth, through the known 3-D coordinates of objects obtained by manipulator visual, the inverse about manipulator movement and algorithm were realized by software, and the 3-D simulation about the object positioning and picking was realized in virtual environment. Fifth, the fruit picking manipulator virtual design and simulation system was developed. Finally, 3-D simulation and experimental prototype were used to validate the critical technologies.     

复杂工业过程仿真系统的虚拟环境

为提高仿真逼真度和仿真功能可扩性,本文对当前复杂工业过程仿真系统的仿真环境所存在的缺点进行了分析,提出了建立复杂工业过程仿真系统的复制与虚拟环境相结合的设计思想,并通过电站网控仿真系统仿真环境的设计,讨论了这种设计思想在工程中的具体实现,并对实现上的一些技术细节进行了讨论。     

基于自适应灰色预测的虚速率算法

虚速率(VRC)算法是近年来新兴的一种基于速率的主动队列管理算法,本文将灰色预测、自适应控制与虚速率算法三者的设计思想融合起来,提出一种新的基于自适应灰色预测的虚速率算法。将二次型性能指标引入到VRC算法中PID控制器的整定过程中,按照性能指标的负梯度方向修改加权系数,实现了PID的自适应最优控制。同时将自适应PID与灰色预测器相结合,用预测结果代替被控对象测量值,克服了网络时滞和干扰给系统带来的负面影响,并进行了稳定性分析。仿真结果表明,该算法具有优良的性能。     

基于模型包装器的虚拟样机仿真系统设计

针对基于HLA搭建虚拟样机仿真系统面临的问题，提出了基于模型包装思想的虚拟样机仿真系统设计方案。在分析模型包装器功能的基础上，给出了基于模型包装器的虚拟样机仿真系统的逻辑结构，讨论了系统实现的几个关键技术，最后给出了原型系统SimKit的设计和实现。