一种基于Internet的遥操作机器人系统——Telerobot

随着Internet的广泛应用和遥操作技术的发展,通过Internet控制异地硬件设备已成为可能。采用由Internet服务器和机器人服务器构成的两层服务器结构建立了一个基于Internet的遥操作机器人系统。该系统允许任何地方的使用者通过web浏览器对一台PUMA562机器人进行控制,完成抓取、搬运与推放操作。     

力觉临场感遥操作机器人(3):环境的动力学描述

力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人-机-环交互系统.环境是遥操作机器人系统最终的环节,也是操作者感知和作用的对象,环境的动力学特性对整个遥操作机器人系统的控制性能会产生直接的影响.通过分析环境在力觉临场感遥操作机器人系统中的动力学特性,建立了环境在碰撞接触、线性平稳接触和非线性平稳接触3类情况下的动力学模型,并给出了模型的等效阻抗形式,为力觉临场感遥操作机器人系统的分析提供了基础.     

力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价

力觉临场感遥操作机器人系统是一种典型的人-机-环交互系统,临场感是遥操作的核心.如何评价力觉临场感遥操作机器人系统的操作性能即临场感程度,目前大多采用基于人机工效学的主观评价分析方法.通过建立力觉临场感遥操作机器人系统的二端口网络模型,对操作者在遥操作过程的感知和控制行为进行了分析,给出了虚拟阻抗的定义,以此为基础提出了可定量评价系统操作性能即力觉临场感程度的阻抗比较法.利用阻抗比较方法对现有的4种不同反馈控制结构遥操作机器人的操作性能作了分析与评价.     

基于无线通信的临场感遥操作机器人研究

以临场感遥操作机器人为研究对象,重点论述临场感遥操作机器人的无线通信系统.该系统在硬件上使用了无线发射、接收装置与无线网卡进行数据通信,软件上使用WinSock通信方式与多线程技术相结合,实现了临场感遥操作机器人的远程控制.     

基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统研究

介绍的基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统是在原“SIMW-Ⅱ型水下机械手试验样机”的基础上，建立了操纵杆控制方式以及局域网络控制方式实现的，本文介绍了该系统的组成、工作原理、及关键软件的设计，建立了一个基于局域网的水下作业机械手遥操作实验系统，操作者通过操纵杆控制以及局域网可以在本地或远程控制机械手完成抓取、搬运和放置工件的作业任务，为水下机器人机械手作业技术的深入研究打下了基础。     

空间机器人遥操作系统设计及研制

针对空间机器人的特点设计了多种遥操作控制模式,提出了空间机器人遥操作分层控制结构LATSR(Layered Architecture for Teleoperation of Space Robot),并研制了一套遥操作系统,包括任务规划子系统、主从控制子系统、预测仿真子系统、信息处理子系统和地面验证子系统.最后利用该系统开展了多项遥操作实验,对整个系统及各子系统的功能和性能进行了检验.该系统具有灵活的操作接口,既为一般用户提供了简便的用户界面,也为机器人专家提供了底层控制能力.     

异构型遥操作系统的定位与接触控制研究

与同构型机器人遥操作系统不同,在异构型机器人遥操作系统中,操作者往往对目标物的精确定位和接触力的判断不足,当从机器人接触到外部环境时缺乏良好的临场感,导致操作精度不足。针对此类问题,该文提出了一种基于机器人工作空间转换与直接力反馈结构相结合的目标物定位与接触遥操作控制方法。该方法首先将机器人的关节空间转换到工作空间,再对异构型主从机器人不同的工作空间进行映射匹配,然后在直接力反馈式的遥操作结构下与力传感器共同作用,并辅以摄像机,使得操作者可以精确地操作远端环境中的机器人,从而准确地接触到目标物及获取目标物的位置,进一步准确判断从机器人在外部环境中所接触到的物体属性。该方法借助力反馈进行目标物定位与物体属性判断,较之复杂的机器人视觉标定方法更加简单易于操作,其有效性也在搭建的异构型机器人遥操作实验平台上得到了验证。     

基于虚拟现实语言的机器人三维仿真系统软件

结合虚拟现实技术的软件平台VRML语言,对机器人三维仿真模型进行了分析和建模;用VRML语言和JAVA语言编写了一个三维机器人仿真系统,对机器人运动学正问题、运动学逆问题、轨迹规划以及环境状况进行了三维仿真;对遥操作机器人的仿真进行了网络传输模拟,并对遥操作机器人与虚拟现实的技术结合的前景进行了展望。     

力觉临场感遥操作机器人(1):技术发展与现状

人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(Telepresence)技术是人机交互的核心.首先,回顾了力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人在核领域、空间探测领域与远程医疗领域的应用情况;其次,对力觉临场感遥操作机器人的4大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术和虚拟预测环境建模技术等进行了综述;还介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近20年来开展临场感遥操作机器人技术研究,以及在核探测、康复医疗领域应用的情况.通过回顾与分析,指出了力觉临场感遥操作机器人技术今后需要研究的几个重点问题.     

弹药搬运问题分析

弹药的搬运是部队弹药管理使用的一个重要的方面,是一个非常现实地问题.本文对弹药的搬运方式,弹药搬运过程存在问题及应注意的事项进行了详细阐述.对弹药包装在运输、装卸的过程中的方便适应性进行了分析,对弹药的包装提出合理的建议.     

机械臂遥操作控制系统设计与实现

针对机械臂的遥操作控制问题,设计了一种机械臂遥操作控制系统,给出了遥操作系统结构设计和软硬件实现方案,推导了基于位姿分离算法的7自由度冗余机械臂正逆运动学模型。通过仿真试验验证了运动学求解方法的准确性,通过对机械臂实物进行遥操作实验,综合验证了遥操作系统设计的有效性。     

网络机器人遥操作系统H.264帧内编码改进算法

H．264／AVC标准算法是目前最适合低速率下进行图像压缩传输的算法之一,但是帧内图像压缩编码后数据量依然比较大,对于网络机器人遥操作系统应用来说依然影响系统的实时性．结合基于网络的机器人遥操作系统中机器人控制的特点,文中对H．264／AVC标准算法中帧内编码提出了一种改进算法,即对于机器人本体部分图像采用帧内预测编码,而对背景部分图像采取帧问运动补偿编码．利用图像投影原理和机器人运动学方程,能够快速实现机器人部分视频对象分割,从而满足帧内编码改进算法的要求。     

遥操作机器人系统带记忆的鲁棒控制

遥操作机器人系统的通信通道中存在通信时延,而且机器人模型存在不确定性,以致可能造成系统不稳定和操作性能降低。针对通信时延和系统不确定性,利用鲁棒控制理论,提出用力、位置和速度反馈的控制方法,使得系统稳定,且具有良好的透明性。仿真结果表明了该方法的有效性。     

Fuzzy Logic Supervised Teleoperation Control for Mobile Robot

The supervised teleoperation control is presented for a mobile robot to implement the tasks by using fuzzy logic. The teleoperation control system includes joystick based user interaction mechanism, the high level instruction set and fuzzy logic behaviors integrated in a supervised autonomy teleoperation control system for indoor navigation. These behaviors include left wall following, right wall following, turn left, turn right, left obstacle avoidance, right obstacle avoidance and corridor following based on ultrasonic range finders data. The robot compares the instructive high level command from the operator and relays back a suggestive signal back to the operator in case of mismatch between environment and instructive command. This strategy relieves the operator's cognitive burden, handle unforeseen situations and uncertainties of environment autonomously. The effectiveness of the proposed method for navigation in an unstructured environment is verified by experiments conducted on a mobile robot equipped with only ultrasonic range finders for environment sensing.     

基于TCP OVER UDP技术的机器人遥操作系统中视频传输的研究

针对机器人遥操作系统中采用传统网络传输协议传输实时数据的局限性,比较分析TCP和UDP协议的传输特点,提出了在UDP协议上传输TCP服务的TCPOVERUDP技术,详细阐述了TCPOVERUDP技术的实现细节,在应用层实现了TCPOVERUDP传输技术,并把TCPOVERUDP技术应用到机器人遥操作系统的视频传输中。实验结果表明TCP OVER UDP技术在降低视频数据传输丢包率和传输时延两个方面都具有良好的性能。     

Fuzzy Logic Supervised Teleoperation Control for Mobile Robot

The supervised teleoperation control is presented for a mobile robot to implement the tasks by using fuzzy logic. The teleoperation control system includes joystick based user interaction mechanism,the high level instruction set and fuzzy logic behaviors integrated in a supervised autonomy teleoperation control system for indoor navigation. These behaviors include left wall following,right wall following,turn left,turn right,left obstacle avoidance,right obstacle avoidance and corridor following based on ultrasonic range finders data. The robot compares the instructive high level command from the operator and relays back a suggestive signal back to the operator in case of mismatch between environment and instructive command. This strategy relieves the operator's cognitive burden,handle unforeseen situations and uncertainties of environment autonomously. The effectiveness of the proposed method for navigation in an unstructured environment is verified by experiments conducted on a mobile robot equipped with only ultrasonic range finders for environment sensing.     

Intelligent learning model-based skill learning and strategy optimization in robot grinding and polishing

With the rapid advancement of manufacturing in China, robot machining technology has become a popular research subject. An increasing number of robots are currently being used to perform complex tasks during manual operation, e.g., the grinding of large components using multi-robot systems and robot teleoperation in dangerous environments, and machining conditions have evolved from a single open mode to a multisystem closed mode. Because the environment is constantly changing with multiple systems interacting with each other, traditional methods, such as mechanism modeling and programming are no longer applicable. Intelligent learning models, such as deep learning, transfer learning, reinforcement learning, and imitation learning, have been widely used; thus, skill learning and strategy optimization have become the focus of research on robot machining. Skill learning in robot machining can use robotic flexibility to learn skills under unknown working conditions, and machining strategy research can optimize processing quality under complex working conditions. Additionally, skill learning and strategy optimization combined with an intelligent learning model demonstrate excellent performance for data characteristics learning, multisystem transformation, and environment perception, thus compensating for the shortcomings of the traditional research field. This paper summarizes the state-of-the-art in skill learning and strategy optimization research from the perspectives of feature processing, skill learning, strategy, and model optimization of robot grinding and polishing, in which deep learning, transfer learning, reinforcement learning, and imitation learning models are integrated into skill learning and strategy optimization during robot grinding and polishing. Finally, this paper describes future development trends in skill learning and strategy optimization based on an intelligent learning model in the system knowledge transfer and nonstructural environment autonomous processing.

     

移动机器人遥操作中力反馈技术的研究

在已有的遥操作系统中增加力反馈,通过计算移动机器人与周围障碍物之间的虚拟交互力,并将其映射到操纵杆上变成操作者可以感知的力,这样操作者能感觉到机器人与环境之间的作用力,从而有效地完成操作任务.实验结果表明该方法能够有效控制机器人行走,显示了在非结构性环境下临场感在增强人机交互能力方面的优越性.