临场感遥操作机器人综述

本文分别综述了视觉临场感遥操作机器人系统、力觉临场感遥操作机器人系统、触觉临场感遥操作机器人系统、运动觉临场感遥操作机器人系统及时延对临场感遥操作机器人系统的影响问题。提出了临场感遥操作机器人技术是一门多传感器、多信息融合的人机交互技术，并指出了其今后的发展方向及研究重点。     

一套研究双向控制实验系统的实现

主要介绍了一套单自由度主从式力觉临场感遥操作的实验平台,该实验平台具有操作简单和直观的特点,操作者可两手同时接触主端和从端的操作器,通过控制主手运动,使从手跟踪其运动,并且能够同时正面地感受到主从两端操作器的力反馈情况。文中对硬件和软件方面的设计分别进行了分析,最后针对某一算法进行有时延和无时延的力觉临场感实验,并进行研究。该套实验系统的设计目的是为了进行遥操作中双向控制算法的研究,实验结果表明该套实验系统能够有效地实现控制算法,从而证明其有效性。     

虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性

具有良好的可操作性，又能确保系统稳定性是解决力觉临场感遥操作机器人系统时延问题的根本。本文阐述了采用Popov超稳定性理论分析并研究虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性问题是行之有效的，并给出了其分析方法，指出Popov超稳定性与无源稳定性理论是条件一致的。实验显示本文所给出的方法的有效性。本文的论述对于系统的设计极具价值。     

一种基于Internet 力觉临场感遥操作无源控制算法

将Internet技术引入到力觉临场感遥操作系统是目前一个具有广阔应用前景的研究方向。由此，针对基于Internet力觉临场感遥操作系统所面临的变时延稳定控制问题，提出了一种基于波积分传输的无源控制算法。经过仿真，证明本算法可保证系统的无源性，并获得较好的操作性。     

力觉临场感遥操作机器人系统的预测无源控制

针对力觉临场感遥操作机器人系统传输通道中存在大的通信时延，造成系统不稳定和操作性能降低，利用前向神经网络建立从机械手和环境的模型。通过神经网络模型预测从机械手受力，并结合无源控制算法进行控制切换，消除或减少通信时延对系统的影响。文中的实验结果表明了该方法的有效性。     

力觉临场感遥操作系统的研究进展

力觉临场感遥操作机器人系统是一种新型的机器人控制系统，目前研究中系统存在的控制通信时延是严重影响系统的操作性能，甚至使系统不稳定的主要原因之一，当利用Internet网络传输信号时，时延是时变的，不确定的，对系统的影响更为明显，因此意在介绍国内外力觉临场感遥操作机器人系统的发展状况以及在克服时延对系统影响方面所取得的最新研究进展，同时指出研究中存在的问题，及对进一步研究提出一些看法。     

力觉临场感遥操作系统的双向控制

通过建立一套主从机器人遥操作系统，研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法，在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案，实验表明了该方案的可行性，显示了临场感在增强人机交互能力方面的重要作用．     

用于微创外科手术的遥控机器人系统研究现状及趋势

用于微创外科手术(Minimally Invasive Surgery 简称MIS)的主从式遥控机器人 系统是医疗中的MIS技术与遥操作技术的结合, 本文主要对具有力觉临场感的比率遥控机器 人用于MIS时的控制特点要求和控制理论技术的研究现状进行了综述,强调了用于MIS和用于 生物工程、微机械等领域的遥控机器人系统在控制上的异同, 对用于MIS的比率遥控机器人 系统控制中有待研究的一些关键问题提出了见解.     

基于Internet力觉临场感遥操作控制系统现状

叙述了基于Internet力觉临场感遥操作系统的结构，网络通信时延的特点，指出网络时延对本系统的影响，介绍了网络时延下力觉临场感遥操作系统稳定性研究进展。     

临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略􀀂

时延问题是临场感遥操作机器人系统中亟需解决的首要问题.为了了解临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略及其最近的研究进展;指出基于虚拟现实技术的临场感遥操作机器人系统是今后临场感机器人技术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临场感遥操作机器人系统,才是有效地解决系统通信时延问题,并使其系统稳定,又具有良好可操作性的切实可行的办法.     

Master-slave intelligent robot telepresence system

In this paper, the analysis and design of master-slave intelligent robot telepresence system are discussed. When the operator acts on the master manipulator, the position and attitude information of the master manipulator are gathered by the computer. After calculating and coordinate transforming, the data are send to the computer of the slave manipulator. Then the slave manipulator-PUMA562 robot follows the master manipulator's movement precisely. Six-dimension force/toque sensor(lord cell) is mounted on the slave manipulator. As the master manipulator and the toque on the slave manipulator are different in structure, the force and the slave manipulator should be send to the master manipulator computer and dissociated by the master manipulator computer. Proper ratio of the force on the master manipulator and the force on the slave manipulator is selected, and distribute to the master manipulator joints. So that the operator could feel the force from the master manipulator, which is obtained by the motors of the joints. The proposed control scheme is introduced to a prototype master-slave system and the experimental results show the validity of the proposed scheme.     

Development of a single-master multi-slave tele-micromanipulation system

This paper proposes the development of a human–robot cooperative tele-micromanipulation system through a network. We have developed a novel single-master (PHANToM haptic device) multi-slave (6-d.o.f. parallel manipulator) scaled tele-micromanipulation system which enables human operators to perform meso or small-size object manipulation such as assembly or manufacturing with sufficient telepresence. It is expected to improve the human's operability and the overall dexterity of conventional tele-micromanipulation systems. To overcome the problems of the multiple parallel mechanism manipulator, virtual kinematic mapping is considered, based on the manipulability analysis of the workspace. The pick-and-place experiment results prove the validity of the developed single-master multi-slave system.     

带有力觉和触觉临场感的灵巧手主从系统的设计

针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题，介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统，讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题，提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进的力反馈－位置型结构来实现力觉再现的新方法，最后进行了实验验证．     

Automatic pick-and-place using a magnetically navigated microrobot and a motorized micromanipulator

This paper demonstrates the automatic pick-and-place of a small object in 2D using a magnetically navigated microrobot (MNM) and a motorized micromanipulator (MM). A master/slave control mechanism is used in the manipulation process. The MM is the master manipulator. The MNM is the slave manipulator. To avoid damaging the object by large holding force and to maintain successful holding, a position-based impedance control algorithm is implemented to the slave side. The feedback force to the impedance controller is obtained from an off-board force determination mechanism which overcomes the disadvantages of installing an on-board force sensor on the MNM. The performance of the proposed manipulation system was examined experimentally by transporting a hard-shell object to its desired destinations with predefined holding force. To the authors knowledge, this is the first work reported using a magnetically navigated microrobot to complete manipulation tasks with a screw type manipulator. The proposed system has potential utility in microinjection if the MNM was scaled down to proper size.

     

基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统设计

研究了一种基于STM32的力反馈型康复机器人控制系统的设计。采用位置传感器和扭矩传感器检测康复机器人机械臂的位置信息以及机械臂与患者的相互作用力信息,将位置信息与作用力信息送入基于ARM-M3内核的STM32微控制器进行处理,从而实现康复机器人中驱动电机的控制。该系统硬件处理电路包括了扭矩信号的信号调理单元、微控制器控制单元、电机驱动单元以及USB接口单元。经实验验证,本系统可以实现康复机器人的平稳安全的控制。     

Scaled teleoperation system for nano-scale interaction and manipulation

In this paper, a visual and haptic human–machine interface is proposed for teleoperated nano-scale object interaction and manipulation. Design specifications for a bilateral scaled tele-operation system with slave and master robots, sensors, actuators and control are discussed. The Phantom? haptic device is utilized as the master manipulator, and a piezoresistive atomic force microscope probe is selected as the slave manipulator and as topography and force sensors. Using the teleoperation control system, initial experiments are realized for interacting with nano-scale surfaces. It is shown that fine structures can be felt on the operator's finger successfully, and improved nano-scale interaction and manipulation using visual and haptic feedback can be achieved.     

夹钳式力反馈遥微操作系统的设计与试验

研制一种夹钳式的力反馈遥微操作系统,包括夹钳式主手、由压电陶瓷驱动的微夹持器和主从式力反 馈控制模块．该系统可使操作者在遥微操作中具有夹持力觉临场感,避免破坏易碎的操作对象．详细介绍了夹钳式 主手、从手和力反馈的设计与控制方法,并搭建试验平台进行遥微操作试验,分析了主手和从手之间的位置跟踪、 力反馈和时滞特性．制作和试验结果验证了系统方案的可行性,为进一步将遥微操作应用于微装配和其他领域提供 参考．     

基于随机共振的力觉临场感主从遥控系统

在力觉临场感主从遥控系统的应用中,操作员与工 作站之间通常相隔很远,操作员所发出的控制信号及工作站的力反馈信号必然会受到未知环 境中随机噪声的干扰,有时信号甚至会淹没在噪声中,本文将随机共振模型引入力觉临场感 系统,设计了一种可有效抑制并利用噪声的力觉临场感主从遥控系统．