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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

无时延感的遥操作实时共享控制仿真

针对遥操作存在大延时和临场感缺失等问题,提出了一种融合多种技术的无时延感的空间遥控机器人实时共享控制系统;重点研究了融合双向力反馈、传感器局部自主控制、图形预显示和遥编程的无时延感遥操作技术;计算仿真实验验证了该系统及其技术的有效性。     

交互式遥操作机器人实验平台中的通信时延问题研究

Internet网络通信时延的特点造成了基于Internet力觉临场感机器人系统的不稳定性和透明性降低.为了能在同一实验室中开展关于通信时延对遥操作系统的影响及如何克服或减小其不利影响的研究,提出了利用缓冲技术模拟网络通信大时延和随机时延的方法.具体介绍了时延模拟的原理、方法和实验测试结果.     

面向多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统

在遥操作机器人系统中,由于存在通信传输时延,可能导致控制系统不稳定,从而降 低遥操作的效率和安全性．目前多采用预测仿真的方法来克服．在多机器人遥操作系统不但 要克服时延的影响,还要能控制机器人协调地完成遥操作任务．我们开发了一个面向多操作 者 多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统,实现了对多机器人遥操作系统的预测仿真 ,多个操作者可以通过人机交互接口遥控各自的机器人,相互协调完成遥操作的任务．初步 的实验表明该系统能够克服时延的影响,并能实现多操作者 多机器人的协调遥操作．这对 空间站机器人科学实验、多航行器对接等方面的研究有理论参考价值．     

遥操作机器人系统的变时延控制

由于遥操作机器人传输通道中存在着变化的通讯时延,造成了系统不稳定和操作性能降低等问题。为了消除或减少时延的影响,在利用RBF神经网络进行延时预测的基础上,通过改进型Smith预估器进行遥操作机器人的时延控制,从而使系统稳定,并易于操作。理论分析表明,该方案对时延的变化有较强的适应性,控制系统的鲁棒稳定性和动态品质均优于单纯的Smith预估补偿控制,且易于实现。仿真结果表明,在时延情况下,该方法可实现对遥操作机器人较为准确的测控。     

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。     

基于AR 模型的预测算法在力觉临场感遥控机器人系统中的应用

为解决力觉临场感遥控机器人系统的时延问题 ,本论文提出了将预测器引入该系统的新思路 .该预测器是基于AR模型对从手与环境间的作用力进行预测的 .本论文模拟了具有预测器的单自由度力觉临场感遥控机器人系统 ,并对该预测器的算法进行了仿真研究 .在时延条件下 ,该思路可实现对从机械手较为准确的控制     

遥控系统理想性能的实现和实验研究

本文对主从遥控系统理想性能的实现进行了理论分析和实验研究。对于位置／力控制的遥控机器人，理想性能就是要实现主从操作器的位置跟踪和力跟踪。文中首先通过分析得到了一组控制规律，利用这组控制规律就可以实现理想性能，而且这组控制规律由于引入了力微分信号而比较简单。接着以无源性为基础，对系统的稳定性进行了研究。最后通过实验可知在从操作器同环境有或无作用的情况下，主从遥控系统都可以实现理想性能。     

Adaptive passive control with varying time delay

This paper presents a passive control scheme for a force reflecting bilateral teleoperation system with a varying time communication delay. To improve the stability and performance of the system, the master and slave must be coupled dynamically via a transmission network through which the force and velocity are communicated bilaterally. However, the time delay caused by various factors, such as the transmission distance, network congestion, and communication bandwidth, is a long-standing impediment to bilateral control that can destabilize the system. In this study, we investigated how a varying time delay affects the stability of a teleoperation system. A new optimal adaptive approach based on a passive control scheme was designed bilaterally for both the master and slave sites. Extra variables were transmitted together with the wave variables in the scattering system. The proposed scheme achieved both passive control, and an acceptable tracking performance. The tracking performance was demonstrated using a computer simulation of varying time delays in a bilateral teleoperation system.     

Explicit time‐delay compensation in teleoperation: An adaptive control approach

This paper proposes a control framework that addresses the destabilizing effect of communication time delays and system uncertainties in telerobotics, in the presence of force feedback. Force feedback is necessary to obtain transparency, which is providing the human operator as close a feel as possible of the environment where the slave robot is operating. Achieving stability and providing transparency are conflicting goals. This is the major reason why, currently, a very few, if at all, fully operational force feedback teleoperation devices exist except for research environments. The proposed framework handles system uncertainty with adaptation and communication time delays with explicit delay compensation. The technology that allows this explicit adaptive time‐delay compensation is inspired by Massachusetts Institute of Technology (MIT)'s Adaptive Posicast Controller. We provide simulation results that demonstrate stable explicit adaptive delay compensation in a force‐reflecting teleoperation set up. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of digital predictive compensation

The analysis and dynamic behavior of a predictive type learning control system are considered. An output transform is derived for a system containing a digital predictor, and examples are given of the system's dynamic performance. The output transform is then modified to describe a realistic situation in which time delay is required for input identification by means of a template matching technique.     

网络延时和负荷变化对基于网络的遥操作机器人系统的影响和解决方法

在基于网络的遥操作机器人系统中,由于网络延时具有随机性、可变性和不可预测性,这将会影响遥操作的实时性、准确性和可靠性。文章提出了一种网络延时模型,分析了网络延时和命令数据包丢失对基于网络的机器人遥操作系统所造成的影响,以及由于网络信道负荷的动态变化和延时抖动对视频传输所造成的不连续性和抖动现象,并提出了相应的解决办法。通过基于网络的机器人遥操作实验证明了该文所提出方法的有效性和可行性。