空间机器人遥操作系统设计

为了帮助操作者快速直观地规划空间机器人轨迹，开发了一种遥操作系统，该系统由预测仿真 软件、图像监控软件、任务规划软件和手控器４个子系统构成。基于遥操作系统进行了３项实验。一是对于 系统的双边力反馈功能进行了实验，操作者可以根据时延大小实时调整手柄运动的速度；二是进行了单关 节故障仿真实验，通过容错规划后空间机器人仍能以固定姿态完成观测成像任务；三是进行了碰撞检测仿 真实验，利用实时遥编程功能可以验证规划路径的合理性，避免碰撞发生。     

空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法

提出了自由漂浮空间机器人的遥操作控制和自主规划控制的仿真系统结构 ,并建立了虚拟现实环境下的空间机器人图形仿真系统。对基于遥操作的路径规划方法进行了研究 ,并给出了仿真实例。     

基于DSP的机器人遥操作控制系统设计

针对目前遥操作机器人控制系统透明度不够高等局限性,基于DSP开发了开放式运动控制器,并以KLD-400(SCARA型)四自由度机器人为被控单元、TCP/IP为传输/控制协议、Client/Server(客户机/服务器)体系结构为网络通讯平台,以所开发的运动控制器为核心,搭建了机器人遥操作系统并采用VC 6.0开发了系统通讯及控制软件.实践结果证明所开发的机器人遥操作系统透明度和稳定性好,可靠性高,用户可方便地进行二次开发.     

大时延环境下的虚拟现实临场感遥操作系统

系统地讨论了基于虚拟现实技术的机器人无线遥控系统,并以液压伺服驱动的工程机器人为研究对象,搭建了具有临场感的机器人遥操作平台.针对遥操作中普遍存在的时延问题,采取视频监控与虚拟现实相结合的技术,通过在控制回路中引入仿真机器人和虚拟环境来解决.基于虚拟现实的遥操作,操作人员直接面向虚拟场景中的图形机器人来完成遥控作业任务,而现场端的视频信息反馈只起到辅助监控的目的,这样就可以利用图形机器人对操作者输入指令的即时响应来避开底层通讯时延的影响,现场机器人的动作是经过一定时间延迟后图形机器人运动的再现.实验表明,本系统可以较好地实现大时延遥操作中的临场感作业.     

空间机器人图形仿真及其于遥操作的路径规划方法

提出了自由漂浮空间机器人的遥操作控制和自主规划控制的仿真系统结构，并建立了虚拟现实环境下的空间机器人图形仿真系统。对基于遥操作的路径规划方法进行了研究，并给出了仿真实例。     

基于3G网络的仿人机器人遥操作提示技术研究

为了更加方便工作人员的操作和提高操作机器人的准确度,对基于3G网络的仿人机器人遥操作提示技术进行了研究。首先分析了基于移动网络的仿人机器人遥操作系统现状,在此基础上设计了基于移动网络的仿人机器人遥操作提示系统,该提示系统主要包括运动提示平台和操作机器人。     

基于双向控制的六足机器人转向遥操作研究

为改善目前多足机器人人机交互技术单一的现状,面向液压驱动六足机器人设计一款融入线控转向技术的遥操作系统。针对传统线控转向因取消机械传动所造成从端的运动信息缺失问题,提出一种基于双向控制的遥操作架构。通过动态跟踪六足机器人转向过程中实际角速度与期望角速度间的差值,并将此差值以触觉力的形式反馈给驾驶员,根据Llewellyn准则对所设计的六足机器人双向控制器进行无源性判定,最后在仿真环境下验证该控制器的跟踪性及稳定性,并在已开发的六足机器人半物理仿真平台上进行了驾驶员在环转向操作实验,结果表明,方法能够在保证六足机器人灵活、准确转向的基础上提高线控转向系统的操作性能。     

遥操作机器人运动的实时三维监控方法研究

针对一般遥操作机器人实时运动监控的不足之处,提出一种新型遥操作机器人运动实时三维监控方法。首先根据遥机器人外形建立一个虚拟机器人三维外观网格模型,再根据机器人本体内部的关节及其他运动机构的位置,建立一个内嵌于网格模型下的骨骼模型;经过坐标、数学模型转换,把遥机器人运动学模型应用到虚拟机器人骨骼模型上,实现遥机器人与机器人骨骼模型的运动学模型一致。通过无线发送把遥机器人运动数据传输到监控端,利用Direct3D编程计算把运动数据转换成虚拟机器人运动指令,运动指令控制骨骼模型运动,骨骼模型的运动同时驱动虚拟机器人三维网格模型运动,虚拟机器人三维模型将产生一个与遥机器人同步运动的动画,从而实现了对遥操作机器人运动的三维监控。     

遥操作工程机器人运动提示系统研究

为了实现在无线网络环境下遥操作工程机器人的运动临场感,设计一种基于WLAN的遥操作工程机器人运动提示系统。给出了构成该系统的三自由度运动提示平台、液压系统、无线通信系统和测控系统的组成及原理,对运动提示方法、平台运动学及其跟随特性进行了理论分析和实验研究。结果表明,系统组成方案可行,运动提示平台跟随特性较好,跟随精度可满足工程要求。研究结果可为无线网络环境下具有临场感的遥操作工程机器人系统的开发提供借鉴指导。     

基于动作捕捉的人形机器人遥操作动作重定向技术

遥操作是机器人研究的重要应用,针对人形机器人开发了一种机器人遥操作方法,利用基于误差最优化的动作重定向技术将人体动作捕捉数据映射到人形机器人模仿人体动作完成遥操作任务,同时能够在遥操作过程在质心调节和三点支撑法自动切换保持平衡。该方法已经在人形机器人NAO进行验证,成功的遥操作NAO机器人应用于书法书写。实验结果显示,人和机器人之间的动作映射保持了良好的运动学匹配和较高的跟踪精度,同时保证了机器人的平衡。     

软体机械手遥操作系统的设计与分析

面向气动软体机械手在远程非结构化环境下作业的工作需求，搭建了软体机械手遥操作系统。基于“快速气动网络”及模块化可拆卸原则，设计制作了软体弯曲致动器，根据实验需要组装成仿人手形软体机械手。在Yeoh模型基础上建立了软体致动器的力学模型并借助仿真分析加以修正，为软体致动器的控制提供了理论依据。设计了遥操作系统的总体结构，提出了气动软体机械手的驱动模式与控制策略，在C#窗体应用程序中开发了客户端软件。基于蒙皮技术在3D Max软件中对软体致动器进行建模，在Unity3D中搭建了虚拟作业场景，通过脚本程序设计实现远地端反馈信息对软体末端的运动控制和对目标对象的碰撞与拾取。开展软体致动器弯曲角度与充气气压实验，验证分析力学模型的准确性；开展遥操作手势映射实验，分析与探讨软体机械手遥操作系统的可行性及其进一步研究与应用。     

Robustly stable bilateral teleoperation under time-varying delays and data losses: an energy-bounding approach

This paper presents an energy-bounding approach for robustly stable bilateral teleoperation over a communication channel with severe variable time delays and packet drops. We extend the energy-bounding algorithm (EBA) for haptic interaction with virtual environments to bilateral teleoperation with remote environments by using an analogy between haptic interaction and teleoperation controls. Robust stability is achieved by both restricting the extra energy that is generated by the sample-and-hold to within the consumable energy in the master device or slave robot and passifying the communication network. Theoretical analyses of transparency are performed for both position and force tracking aspects. Comprehensive test results for various free and contact motions subsequently show that the proposed bilateral EBA can ensure robust stability against fairy large constant/variable round trip time delays (tested for up to 5 sec for free motion and 600 msec for contact motion within the device workspace) as well as for packet losses of up to 90 % during data transmission.     

基于Simulink∕RTW的机器人遥操作系统的设计与实现

以实际工业应用为背景,基于Simulink / RTW,设计了一套机器人遥操作系统.在SolidWorks软件和MATLAB / Simulink环境下,分别构建了从机械手的三维模型和遥操作系统的控制模型,通过合适的软件接口,实现了遥操作系统的可视化联合仿真.在此基础上,通过Simulink / RTW工具箱,配合封装的I / O硬件功能模块,实现了快速原型代码的自动生成.使用Links Box实时仿真器作为下位机,通过电机运动控制卡实现与各关节电机驱动及各类传感器的连接,完成遥操作系统的设计.最后,对遥操作系统进行实验验证及性能分析.实验结果验证了该遥操作系统的正确性和有效性.     

基于Java 3D的熔融沉积模型快速成型机的远程监控系统

为了满足网络化协作制造对现场物理设备实时准确的监控要求，通过分析熔融沉积模型快速成型机的工作特征，设计了远程监控系统的框架，完成了快速成型机在Java 3D中的建模。提出了3D模型依据设备端应用服务器传输的相应传感器信号数据进行运动仿真，达到客户端对远端熔融沉积模型快速成型机远程监控的目的。     

基于WEB的机器人遥操作系统虚拟现实的Java 3D实现

基于WEB的机器人遥操作系统结合传统机器人控制技术及INTERNET技术，已成为机器人研究开发的一个热点之一。该文从一个全新的机器人控制角度，借助适用于Internet环境的跨平台的三维图形开发工具Java 3D进行三维建模，来实现虚拟现实的基于Web的机器人遥操作系统。     

多机器人遥操作系统分布式虚拟环境平台

针对多机器人遥操作系统,建立了多用户分布式虚拟环境。分析了多机器人遥操作系统组成以及分布式客户端操作的特点,构建了分层软件结构,并研究了虚拟环境场景控制、分布式网络传输、分布式虚拟环境一致性以及虚拟环境建模等问题。该分布式虚拟环境能够适应遥操作系统的应用,提高用户的工作效率和协作性。     

基于网络的机器人仿真及控制技术

介绍了通过网络对机器人进行远程仿真和控制的客户端 服务器端系统 ,采用OpenGL技术实现了机器人的动态仿真 ,并根据实际机器人的运动状态信息在客户端通过网络实时控制机器人的运动。同时 ,构建了基于TCP/IP的机器人远程通信协议 ,实现了机器人的远程通信和控制。并且 ,作者提出了一种解决网络时延问题的新方法 ,该方法能够减少网络中传输的数据量 ,降低传输设备的拥塞 ,提高网络传输速度 ,从而在一定程度上解决了网络时延问题和数据包丢失问题     

Real-time mobile robot teleoperation via Internet based on predictive control

A remote control system that can control a mobile robot in real time via the internet is proposed. To compensate for the network delay and counteract its impact on the teleoperation system, a predictive control scheme based on the modified Smith predictor proposed is selected. To ensure the stability and transparency of the system, a dynamic model manager is designed based on the information exchange between the sensors at the master and slave sides. To precisely predict the time delay, a new timer synchronization algorithm is proposed. To decrease delay- jitter, a new data buffer scheme is performed. Force feedback and a virtual predictive display are introduced to enhance the real-time efficiency of teleoperation. The usefulness and effectiveness of the proposed method and system are proven by teleoperation experiments via the internet over a long distance.