仿鱼推进的实验研究

模仿金枪鱼的摆尾推进方式,制作了单尾仿生机器鱼.实验测量了机器鱼的航行速度、阻力和系泊状态时尾鳍摆动产生的推力.针对单尾鳍摆动存在的机器鱼的摇艏问题,进一步设计出双尾鳍仿鱼推进器,并将其应用于小水线面双体船,制作了仿生双尾推进的实验平台.在水池中进行了实验研究,结果表明:仿生双尾推进不仅解决了单尾机器鱼游动时的鱼体晃动问题,而且还具有优良的推进效率和操纵性能.作为一种新型的仿生推进器,仿生双尾推进具有广阔的工程应用前景.     

基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究

虚拟现实技术是目前解决临场感遥控作业系统中时延问题的有力手段。本文将虚拟现实技术应用于遥控作业系统,首先建立了遥控作业虚拟现实系统,然后着重阐述了视觉和力觉虚拟现实以及虚拟环境和虚拟手的建模与修正,最后对基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究工作进行了展望。     

灵境遥操作技术及其发展

灵境遥操作是消减不确定大时延影响、增强系统透明度的一种有效方法。首先阐述了灵境遥操作的技术概念和原理,提出了统一灵境遥操作系统的结构模型,然后指出并分析了需要解决的几项关键技术,最后对灵境遥操作的应用前景进行了展望。     

冗余度机器人机构动力学仿真的高效优化方法

本针对冗余度机器人机构满足最佳广义驱动力优化问题的动力学仿真方法进行研究。首先,引入广义杆及其质量特征量。将动力学方程中惯性系数矩阵和哥氏力离心力及重力项的计算转化为广义杆关节广义驱动力的计算;其次,引入ｌａｇｒａｎｇｉａｎ乘子,在动力学仿真算法中避免了矩阵的奇异值分解（ＳＶＤ）。本方法具有递推性强,计算效率高等特点,适合于冗余度机器人的实时控制。     

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。     

新型码垛机械手的动态载荷计算与选型

以TH-l型码垛机械手为研究对象,提出了一种选择驱动元件的新方法.该方法将动态载荷计算结果作为选型的主要依据,通过对TH-l型码垛机械手进行动态载荷分析与计算,给出了将动态载荷作为主要选型依据的证明,并据此选择了驱动汽缸型号.应用实例表明,考虑动态载荷选择的驱动元件实现了码垛机械手的工作性能.     

三关节机器鱼的尾部动力学建模与仿真

机器鱼技术为研究高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了新的思路,是近几年水下机器人领域的研究热点之一.以三关节机器鱼为研究对象,建立了尾部动力学模型,并进行了仿真,由该模型出发对机器鱼的动力学进行了研究,分析了机器鱼速度与频率等的关系.该方法实现的运动仿真与真实的鱼的运动基本一致,速度随着摆动频率的降低而减小,随着相位差的减小而增加,摆幅对速度的影响很大.     

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.