基于Internet机器人遥操作系统的实现

借助于Internet资源的诸多便利条件,为建立基于Internet的机器人遥操作系统实验平台,构建了双向力反馈遥操作机器人系统的框架结构,系统设计着重考虑了客户端、WEB服务器、机器人服务器等之间的接口和实现方法,给出了各个模块的具体实现方法,实现了系统的遥操作.对所设计的系统进行了多项测试,测试结果表明系统达到了设计的要求.图3,参8.     

遥操作系统中MOTOMAN-SV3X机器人的运动建模研究

研究了遥操作系统中MOTOMAN-SV3X机器人的运动学模型及使之通用化的建模方法．首先提出用符合人们习惯的方法规定各机器人关节坐标系的方向，可以使得用Denavit-Hartenberg方法建立的MOTOMAN-SV3X机器人运动学模型有通用性和可移植性；提出当机器人3个相邻且正交的关节轴线交于一点时，逆解运算可以有简捷的运算方法，并用这种方法求得了MOTOMAN-SV3X机器人的运动逆解．最后分析了这种机器人的工作空间．本文所得公式不仅适用于MOTOMAN-SV3X，也可直接移植到与之有相同自由度布局的机器人，而本文的方法则可更广泛地用于各种类型的机器人.     

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.     

遥操作康复机器人系统的透明性研究

针对遥操作康复机器人系统通信时延引起系统性能下降问题,通过建立系统的等效电路图,采用阻抗匹配的方法分析了系统在有时延和无时延两种情况下的透明性。仿真实验结果表明该方法的有效性,时延下的系统在保证稳定的基础上实现了良好的透明性。     

遥操作康复机器人系统的透明性研究

针对遥操作康复机器人系统通信时廷引起系统性能下降问题,通过建立系统的等效电路图,采用阻抗匹配的方法分析了系统在有时延和无时延两种情况下的透明性.仿真实验结果表明该方法的有效性,时延下的系统在保证稳定的基础上实现了良好的透明性.     

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.     

遥操作机器人多关节联动控制算法

直线插补算法易于编程实现,且能使机器人手臂的运动轨迹以较高的精度逼近预定义轨迹。根据基于蓝牙通信的5DOF遥操作机器人的实际要求,采用绝对坐标值法计算各关节电机所需脉冲个数,并且使用MC9S12XDP512单片机的五个输出比较通道来控制机器人手臂的五个关节电机。每次得到上位机发送的关节运动量后,以五个输出比较通道中分配到最多脉冲的通道频率作为其他通道的脉冲频率基准以保证各关节在运动过程中的联动。实验证明,该算法精确有效。     

具有触觉视觉临场感的遥操作机器人

为有效控制机器人完成复杂、精巧的任务,提高机器人在非确定环境下的作业效率,提出了一种具有触觉和视觉临场感功能的遥操作机器人控制新方法。机械手抓握或触摸物体时产生触觉,触觉信号经处理后通过数据手套的震动来刺激操控人员,实现触觉临场感,操控者可根据触觉临场感来掌握自己的手部动作;视觉临场感以视频和3D虚拟工作场景的形式再现。实验表明,该方法能有效提高遥操作机器人的操作能力。     

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.     

救援环境下基于遥操作的机器人控制系统研究

结合救援机器人作业环境的要求,开发出基于客户端/服务器模式的远程控制平台。该平台实现了通过无线网络实时传输各类数据和控制命令,客户端再现了机器人的工作环境和状态。并在此基础上进行了机器人实时操作测试。从测试实验结果可以看到,目前基于无线局域网进行机器人的遥操作是可行的。     

一种移动机器人的遥操作平台的设计和实现

提供了一种方便、友好的人机接口,实现了键盘、鼠标、方向盘操作三种操作模式来控制机器人的运动,并基于建立的遥操作系统进行了室内实验。     

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.     

基于互补问题描述单边接触的空间机器人动力学建模与数值仿真

针对弹簧-阻尼(spring-damp, SD)并联模型描述机器人接触作业时需要耗时调节刚度、阻尼系数, 并在接触末端额外安装力传感器等缺陷, 基于互补问题, 描述空间机械臂末端与目标的单边接触, 推导具有紧凑数学形式的空间机器人接触动力学模型。采用 Lemke 算法设计动力学模型的数值计算方法, 并通过数学仿真验证动力学模型的有效性。     

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.     

采用GSPN分析计算机网络可靠性

针对计算机网络可靠性难以评估的问题,提出采用广义随机Petri网(generalized stochastic petri net,GSPN)分析计算机网络可靠性。研究了GSPN模型要素的用法,建立了典型计算机网络逻辑系统GSPN模型,有效地描述了计算机网络的动态行为。以某计算机网络为例,仿真验证了所提方法的有效性。     

基于空间智能的网络机器人系统研究进展

介绍了空间智能系统的国内外最新研究成果,指出其与机器人智能系统有机结合的优势.其次,对国内外经典的基于智能空间的服务机器人智能系统研究实例进行分类介绍,指出二者结合中存在的问题和难点.     

空间机器人系统的简化动力学模型与应用研究

建立了空间机器人系统的简化动力学模型,论述了可以通过控制关节变量的办法来改变载体姿态和抓手路径,从而在实践中可用于研究卫星姿态调整、空间机器人着地姿态控制和太空机械臂的路径规划等,算例验证了这种简化模型的有效性。     

飞控计算机系统分层混合可靠性建模方法

对于复杂的非相似、多余度飞控计算机系统,根据其结构特点,综合静态和动态可靠性建模方法的优势,提出了采用可靠性框图（RBD）和广义随机Petri网（GSPN）相结合的分层混合建模方法,并对建模过程中低层各子系统存在共因失效部件情况下的可靠性建模和求解作了分析.分别采用分层混合建模方法和动态可靠性建模GSPN方法对Boeing777电传主飞控计算机系统进行可靠性建模和分析.同动态GSPN方法相比,该方法综合采用了静态和动态可靠性建模方法,具有状态空间模型的灵活性和组合模型求解的高效性,同时层次结构避免了GSPN方法带来的状态空间爆炸问题.由结果比较可得,该方法可行、高效、精确.