基于虚拟现实的空间机器人遥操作地面实验研究

以空间机器人在轨服务为背景,建立了基于虚拟现实的机器人臂/灵巧手遥操作地面实验系统,模拟了空间机器人遥操作的情形.系统主要包括虚拟环境建模、人-机交互接口设计、机器人运动学建模和时延模拟环节.利用该遥操作系统,在模拟的地面-空间大时延（约10 s）遥操作条件下,完成了销孔装配的典型空间装配任务.验证了在结构化环境中遥操作时,虚拟现实技术克服大时延影响的有效性.     

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。     

基于虚拟现实的遥机器人控制系统仿真研究

虚拟现实技术的起源和发展得益于机器人技术,同时为机器人技术提供了强有力的技术手段,二者之间有相互协同优势。阐述基于虚拟现实的遥控机器人的技术原理、体系结构、开发平台与当前主流方法,介绍了本领域中已解决问题与待解决问题,该系统从远程机器人传回的主要是字符信息,可以大大提高传输效率,让反馈的信息由虚拟现实环境进行处理,能够有效地解决通信延迟的问题。同时,这种新型的机器人遥操作系统建立了系统的分层控制模型,增加了操作者的沉浸感,减少了程序员的工作量,丰富了想象力,提高了人机交互能力。     

力觉临场感遥操作机器人技术研究进展

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.对临场感遥操作机器人技术的发展和现状作了回顾,对力觉临场感谣操作机器人的三大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延下的虚拟预测环境建模技术等进行了综述;对临场感遥操作机器人技术的最新前沿即基于生物电信息的人机交互技术进行了介绍;最后并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10年来开展临场感遥操作机器人技术研究及应用所取得的成果.     

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。     

遥操作水下工程机器人触觉可视化系统的研究

为了解决在浑浊的水下作业环境无法获取清晰的视频图像等问题,设计一种遥操作水下工程机器人的触觉可视化系统。采用SolidWorks建模与Opengl函数建模的混合建模方法及Denavit-Hartenberg(D-H)描述方法构建虚拟工程机器人,利用工程机器人末端的力传感器信号将手爪与目标物体的触觉信息显示在虚拟现实操作环境中。实验表明:该系统可实时显示机器人的位姿、目标物体物理特性及其与手爪之间的位置和作用关系。研究结果可为在水下恶劣环境下作业的遥操作工程机器人的虚拟现实系统设计提供指导。     

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。     

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.     

基于虚拟环境的遥操作机器人主从交互系统设计

针对遥操作机器人系统中的时延问题,设计了一种基于虚拟环境的机器人遥操作主从交互系统.利用Java/Java3D进行分布式虚拟环境以及虚拟机器人的三维建模;通过JNI方法建立主手设备与虚拟环境的交互接口.操作者通过操纵主手而对虚拟机器人进行关节驱动,提高了主从控制的实时性.     

遥操作机器人虚拟现实系统研究

研究了一种在灾害现场中进行成块物体搬运工作的遥操作机器人系统,该系统为一个多重临场感系统,可以为操作者提供包括视频反馈、基于OpenGL的虚拟现实系统、力反馈以及运动状态跟随等多种临场感。主要论述了虚拟现实系统中模拟真实世界物体抓取过程的实现,这一过程包括工作对象物体重构、碰撞检测及视点工作方案设计。最后进行了性能评价实验以验证虚拟现实系统的优越性,结果表明,该系统具有良好的交互性和沉浸感,有助于提高遥操作系统的工作性能。     

基于虚拟现实技术的三自由度上肢康复机器人系统

研究了一套基于虚拟现实技术的3自由度上肢康复机器人系统.机器人传递运动部分采用连杆机构和3重轴;控制单元采用数字信号处理器（DSP）,绝对式编码器采集各轴旋转位置、方向信息,磁粉制动器实现各轴的负载、制动;人机交互方面,患者操作机器人末端手柄做虚拟现实技术开发的虚拟游戏.该系统能够提高患者的主动性和实现3自由度康复训练运动.     

虚拟指尖力传感器的建模与实现

为了在灵巧手动力学研究领域提供更多的研究工具，根据真实三维指尖力传感器的原理，运用力传感器弹性体建模的方法，构造了虚拟指尖力传感器的模型。为了求解力传感器模型的弹性体变形量，采用了一种动力学方程数值积分方法。该虚拟指尖力传感器，通过在机器人灵巧手虚拟现实遥操作平台上的运用，实现了对抓取滑动的判断，并验证了模型的精度。最后，基于滑动的判断，系统确定了一种抓取策略，针对虚拟环境中灵巧手的自主抓取问题进行了有益的探索。     

基于SolidWorks-VRML实现工业机器人在虚拟环境中建模

虚拟设计是CAD研究的重要内容.本文介绍了虚拟现实技术(VR)和虚拟现实建模语言(VRML),并结合工业机器人虚拟现实模型开发的实际,探讨了基于SolidWorks-VRML 建立三维产品虚拟模型的建模方法和原理,最后给出了虚拟工业机器人模型实例.     

基于Roboguide平台的FANUC机器人虚拟现实技术在工业生产中的应用

介绍了基于Roboguide为应用平台,利用虚拟现实技术对FANUC机器入在工业生产中的应用,并通过实例验证了虚拟现实条件下仿真建模的过程.实例表明,通过Roboguide应用平台的虚拟现实技术,能实现FANUC机器人在工业生产中的仿真建模,为现场调试人员提供了试验平台,并为方案设计者提供了可行性的依据.同时虚拟现实技术也降低了调试的成本,提高了调试编程的效率.     

基于误差修正的遥操作力反馈技术研究

基于虚拟现实的遥操作技术是目前实现时延下遥操作准确力反馈的重要方法。分析了遥操作虚拟模型误差,提出以虚拟手指尖位移来获取场景中手指碰撞信息,利用基于弹簧、振子、阻尼的动力学模型计算虚拟力。为减小虚拟模型误差,以从端反馈数据修正虚拟场景碰撞信息,采用自适应的最小二乘法实现对动力学模型各参数的在线参数辨识。实验结果表明,上述方法可实现快速模型误差修正,并使虚拟力与真实力基本吻合,提高操作的准确性。     

基于本地滞后的分布式虚拟环境一致性控制

分布式虚拟环境更新的一致性控制问题直接影响遥操作系统协作性能。结合多操作者多机器人遥操作系统的结构特点,基于本地滞后原理实现分布式虚拟环境的一致性控制。分析本地滞后延时模型,解决遥操作系统一致性控制中时钟同步、滞后时间和状态修复等问题,并在分布式虚拟环境平台上进行实验测试与一致性评价分析。     

基于共享控制的人机灵巧力触觉交互系统设计与实现

人能够在复杂感知的相互协调下做出决策并完成灵巧操作。将视听觉和力触觉等不同模态相融合,可以提高操作者对虚拟场景或远程环境的感知,进而改善操作效果。如何协调人的操作和虚拟环境中目标机器人系统的自主性,则是人机交互中的一个关键问题。为此,本文基于Unity3D引擎建立了虚拟场景,并实现了omega.7力反馈平台与虚拟场景之间的通信。进而,创建了基于碰撞检测的虚拟距离传感器,实现了虚拟场景中目标机器人对周围环境的探测。然后,设计实现了人机力触觉交互共享控制算法,将人的智能决策与灵巧操作优势同目标机器人的自主算法相融合,使得目标机器人系统的控制权限可以在人手操作和机器人自主算法之间连续平滑转移。由此,实现了人与虚拟环境和目标机器人之间功能多样、场景逼真的视听觉和灵巧力触觉多模态交互,从而为医学、康复、军事、娱乐等领域中的人机交互提供了一种解决方案。