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。     

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.     

基于数字孪生的遥操作机器人在线示教系统

为提高遥操作机器人的示教编程效率和在线示教的安全性，提出了面向遥操作机器人在线示教的数字孪生框架，建立了机器人及其工作场景的虚拟模型，实现了物理实体到数字孪生模型的映射；设计并实现了基于RGB-D图像和姿态示教器的遥示教方式，通过鼠标和姿态示教器规划虚拟机器人末端执行器的路径和姿态，并利用增强现实技术，实现了虚实融合示教，提高了遥操作机器人在线示教的人机交互性；构建了机器人及其工作场景的八叉树模型，在机器人按照规划的路径和姿态运动时，可以预测机器人与工作场景之间的碰撞干涉；系统将未发生碰撞干涉的规划路径和姿态指令发送给物理机器人控制器控制物理机器人运动，从而实现基于数字孪生遥操作机器人在线示教功能，提高在线示教系统的安全性。     

人与机器人实现动态耦合的重要接口

介绍了最近研制的由两个ＲＲＲＲＲＲ型机械臂构成的具有１２个自由度的主机械手的基本和之构成了五套遥操作实验系统，对其性能进行了测试。在实验的基础上，对这种主机械手作为一种重要的人机接口的应用范围进行了探讨。     

遥操作在设备维修中的应用

针对远程设备维修遥操作系统时延对可操作性、稳定性和安全性的影响进行了探讨。提出基于增强现实技术构建本地操作系统，将具有时延的远程通讯排除在本地控制循环外，同时采用友好的人机交互手段提高系统的可操作性；采用预测显示控制远程维修机器人的控制方式，保证系统的操作稳定性和安全性。构建了维修实验平台，验证了方法的可行性和有效性。     

基于吊丝悬架的地面微重力补偿实验系统设计

地面微重力补偿实验系统越来越多地应用于智能助力设备上。ITER装置内受损零件的更换由操作员通过遥操作机器人主机械手操控从机械手完成,为了使操作员操控省力,需要对主机械手进行重力补偿。基于吊丝悬架的微重力补偿方案,设计了一种吊丝摆角测量装置,能够方便有效地实现吊丝摆角的测量。首先对系统进行总体设计,然后对吊丝摆角测量装置进行理论计算及ADAMS运动学仿真,得出了该装置对吊丝摆角测量的放大倍数,接着设计了系统的控制方案,最后对系统进行相关补偿实验,验证了该设计的可行性。     

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。     

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。     

挖掘机器人遥操作的实现

针对现有半自主遥控挖掘机器人存在的不足,提出一种基于动作的挖掘机器人遥操作控制方案。首先在综合论述该遥操作系统控制原理基础上,重点阐述了挖掘机各工作装置遥操作的实现,并搭建基于动作的挖掘机器人遥操作实验平台进行实验验证。结果表明:该遥操作系统不仅设备简单轻便,操作灵活,而且主-从端跟随性能良好,能达到挖掘机遥操作作业的基本要求,为挖掘机器人遥操作系统的开发与设计提供参考。     

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。     

一种线绳式力反馈装置的设计与实现

针对增强现实和遥操作技术的需要,设计了一套线绳-框架式力反馈装置。该装置通过8根线绳并联驱动,实现人手与增强现实环境的6自由度力觉交互。详细阐述其结构设计、位姿计算、反馈力分配、驱动单元与传感器单元的布置和控制系统设计等关键问题。通过虚拟墙碰撞实验的结果,表明该力反馈装置能实现真实的力觉临场感。     

核电厂增强现实技术应用中实时音视频解决方案与应用

在核电厂运维过程中,就地运维人员若可与远程专家进行实时音视频交互,使得远程专家可以以第一视角观察到就地实时情况,就可对就地设备的重要维修或验收活动提供远程指导。同时,将实时音视频技术与增强现实技术结合,远程专家不仅可以以第一视角观察到就地实际情况,同时可以观察到佩戴增强现实设备的就地运维人员所能通过增强现实设备看到的设备数据,这将大大提高核电厂运维效率。本文将介绍一种与增强现实技术融合较为稳定且跨平台的实时音视频解决方案与应用。     

一种基于视觉跟踪的增强现实系统的构建与实现

以一种典型的基于视觉跟踪增强现实系统为对象,从硬件平台构建以及软件实现方法来探讨该系统的实现方案,主要以硬件模块的性能和价格,软件实现的实时性和精度2个方面的平衡为指导原则,实现了增强现实的实验平台原型系统.     

基于Unity3D的减速器设计及展示系统研究

减速器作为机械传动的主要部件,其设计与制造过程一直是研究的热点.借助虚拟现实技术开发了减速器设计及展示系统,利用Unity3D引擎进行系统整体功能开发,实现了虚拟现实系统与三维建模软件间的数据传递和自动更新,基于PiXYZ软件优化了虚拟减速器的模型网格,并提出了虚拟减速器模型的干涉检查方法,阐述了基于虚拟现实的三维标注...     

基于图像自然特征的增强装配引导系统

基于增强现实的产品装配引导有助于提高装配过程的人机效率,研究了增强装配引导信息的建模技术,实现装配过程引导信息的统一组织管理;基于图像自然特征,利用BRIEF算法进行图像匹配,实现虚实装配零件注册;基于虚实注册信息,实现装配引导信息在真实装配场景中的叠加,并建立了增强装配引导原型系统。增强装配引导作为一种新型的人机交互方式,可用于辅助工人进行装配作业,有助于提高装配培训的效率。     

基于 Marker-SLAM 的视触觉增强现实交互算法

视触觉增强现实是将触觉感知加入到增强现实中的一种新技术。 不仅可以融合真实场景和虚拟对象,还能实现视觉和 触觉的同步感知。 基于 3D Systems Touch 触觉设备提出一种新的视触觉交互算法。 首先,基于 Marker-SLAM 算法搭建增强现 实环境,用于实时获得相机在地图中的位姿;其次,为了将触觉信息融入到增强现实环境中,提出基于无跟踪器的触控笔尖端姿 态优化算法;最后,分别采集测量点在触觉和世界坐标系中的三维信息,通过确定两个坐标系间的刚性变换,将触觉设备的正向 运动模型映射到增强现实空间中。 所提出的跟踪注册方法的注册准确率均达到 90% 以上,与基于跟踪器的方法相比,所提出的 姿态优化算法获得的校正位置的平均误差为 2. 3±0. 2 mm。     

一种面向介入类手术的增强现实导航系统

传统的手术导航系统需要术者将视线在显示屏和病灶区之间切换,为了解决这个问题,引入了增强现实手术导航技术。为解决介入类手术中术者无法直接观察到患者病灶与手术器械的相对位置的问题,设计了一种面向介入类手术的增强现实导航系统。术前以Unity软件为开发平台设计虚拟手术路径,并实时显示术中病灶区与手术器械的相对距离。利用头骨和梯台实验对导航系统进行了精度验证,虚拟显示的误差约为3.3 mm。该研究证实了增强现实手术导航在介入类手术术前规划和术中实时引导的可行性。     

Thermo Tank Temperature Control System Based On STM32

This paper introduced a thermo tank temperature control system based on STM32.Firstly,the temperature acquisition is realized by the high-precision electrical bridge based on constant current source.Then the augmented PID algorithm realized by software is adopted.Butterworth filter is used to convert the output PWM of STM32 to current signal which is used to control the semiconductor control rectifier to adjust the temperature.Calibration check and practical application both indicated that the system was reliable,high-precision,practicable and could meet reality needs.     

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.