基于Internet的机器人遥外科手术的问题及对策

针对基于Internet的机器人遥外科手术面临的时延问题，提出了网络及其通讯协议的发展，如高可靠性通信链路和实时传输协议，是解决时延问题的根本；历史上形成的网络遥操作系统的控制策略，如基于事件的方法和无源性及耗散系统理论，为解决时延问题提供了可借鉴的方法。     

网络控制系统的鲁棒保性能控制

针对单包传输、有界时变通信时延的网络控制系统,构建了一类描述网络控制系统的离散不确定时滞系统模型．为克服模型中随机网络通信时延对系统的影响,将时延不确定性转化为闭环系统参数的摄动;在此基础上,运用鲁棒控制理论、Lyapunov稳定性原理提出了网络控制系统鲁棒保性能控制律存在条件,并给出了设计网络控制系统鲁棒保性能状态反馈控制器时求解线性矩阵不等式的方法．     

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。     

基于局域网的实时语音通信时延研究

在局域网中语音通信时延是影响语音质量的重要因素。为了最大限度地降低局域网中语音通信时延,提高语音质量,以采用低阶音频函数和UDP协议实现语音传输系统为基础,通过实验并分析了造成局域网中语音通信时延的主要因素,提出了在局域网中最大限度地降低实时语音通信时延的解决策略,实验数据证明,时延的分析是正确的,降低时延的策略是有效的。     

基于Internet的遥机器人控制系统

为减小基于Internet的遥机器人系统中网络延时给机器人可控性带来的极大影响,基于所开发的智能运动控制器,以KLD-400机器人为被控对象搭建了一个具有力觉反馈的虚拟现实遥机器人系统,用3DS MAX＋OpenGL＋Visual C＋＋6．0完成了机器人三维图形仿真系统的设计．通过模拟仿真实现对机器人的预测控制,并对遥操作过程中控制信息的传输时延进行了补偿,提高了遥操作的可靠性和准确性．视频信息的传输采用多线程多缓冲技术,保证了视频传输的实时性,并实现了视频图像与仿真图形的融合．实验结果证明了该系统的优越性．     

网络控制传输时延的补偿控制方法研究

针对网络控制系统具有不确定时延的特性,利用广义预测控制算法对不确定时延的超强适应性,同时结合缓冲区、事件时间混合驱动以及时间标志信息提出一种解决网络随机传输时延、时序错乱和数据包丢失的综合补偿控制方案,从而有效地克服系统在实际运行过程中存在的不确定性问题,取得了很好的控制效果．仿真结果验证了该方案的有效性．     

网络控制传输时延的补偿控制方法研究

针对网络控制系统具有不确定时延的特性,利用广义预测控制算法对不确定时延的超强适应性,同时结合缓冲区、事件时间混合驱动以及时间标志信息提出一种解决网络随机传输时延、时序错乱和数据包丢失的综合补偿控制方案,从而有效地克服系统在实际运行过程中存在的不确定性问题,取得了很好的控制效果．仿真结果验证了该方案的有效性．     

类人机器人通信子系统的设计与实现

针对类人机器人足球比赛通信环境的高效性和实时性要求,提出了一套无线通信系统设计方案。该通信方案主要解决三个问题:通信平台、通信模块硬件设计和通信协议。其中,通信平台是实现信息交互的物理硬件,通信模块的硬件设计是无线传输模块的控制电路设计,通信协议是类人机器人系统中协作信息内容和格式的约定。本文建立了类人足球机器人通信子系统的通信平台,给出了基于该系统的硬件设计,并为多机器人系统提出了一套可行的对话协议。实验和比赛结果证明了该通信系统的可行性。     

智能变电站通信网络端到端信息的统计时延分布

智能变电站通信系统信息的端到端传输时延上界计算及对此确定上界的定量评价对前期网络设计及运行过程中实时性能评价都具有重要意义。针对智能变电站通信网络中突发信息流具有自相似性的特点,引入分形漏桶模型对智能变电站突发信息流进行信息建模,应用确定网络演算和统计网络演算计算端到端信息传输的确定时延上界及统计时延分布,不仅能够在信息传输前准确判断传输时延能否满足时限要求,而且通过统计时延分布客观评价了该上确界的悲观程度。最后通过实例验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

计算机辅助外科手术中医疗机器人技术研究综述

在计算机辅助手术领域中医疗机器人技术是目前一个研究热点。介绍医疗机器人技术的概念以及在计算机辅助手术中应用的必要性;针对医疗机器人技术在计算机辅助手术领域中的国内外研究现状,从骨外科、神经外科、窥镜外科和介入治疗等四个方面,分别进行了详细综述,并介绍具有代表性的外科手术机器人系统;通过分析医疗机器人当前的研究现状,指出内窥镜外科手术机器人将是未来医疗机器人的发展方向,通过探讨内窥镜外科手术机器人所涉及的四个亟待解决的问题,指出了需要进一步研究和发展的方向。     

关节式教学机器人的动力学仿真

本文对关节式教学机器人分别在矩形运动规律和梯形运动规律下的动力学特性进行了仿真研究。通过仿真结果的对比和理论分析 ,对机器人的工作特性做了评价并提出了改进结构设计的措施     

四自由度折叠式机械手的结构设计与分析

阐述了四自由度折叠式机械手的工作原理和结构设计方法。推导出机械手运动轨迹与控制方程，并对其工作特性进行了分析。结果表明，当大臂与小臂长度相等时，机械手具有较好的工作特性。     

集控式足球机器人目标快速识别及定位

针对足球机器人视觉系统的实时性要求，研究了基于颜色的快速图像分割方法及综合运用动态窗口技术、移动网格技术、交叉线法确定物体质心技术在动态环境下对多个目标进行快速识别及定位。实验结果验证了算法的有效性。     

面向数字舞台表演的海龟机器人系统研制

针对所创作的机器人戏剧剧本,研制一套用于数字舞台表演的大型海龟机器人系统.该机器人由机械系统和控制系统组成,机械部分由4条3DOF模块化轻型腿、一套具有连续曲率的柔性脖子、龟壳开合装置和碳纤维框架组成,所有电机、电路板等机电部件安装于躯干中,通过同步带将电机的运动传递到外端,降低了悬臂部分的尺寸和质量,减轻了电机的负载.系统的控制部分由上位机及嵌入式控制器组成,分别提供顶层的人机交互和底层的关节实时控制功能.采用重心自调整的方法规划运动步态,确保多足运动的稳定性.经大量实验,研制、开发了样机,完成了机器人戏剧的公演,所研制的机器人可以完美地演绎戏剧角色,外形美观,惹人喜爱,表演效果极佳.     

MOTOMAN机械手逆运动方程新的推导方法及求解

提出了一种新的推导MOTOMAN型机器人逆运动学方程的方法,进而给出逆运动问题新的求解方法。此方法不需要对机械手末端位净进行坐标变换,另外在解的扒导过程中避免了大量的逆矩阵相乘,方法简单,便于工业控制和仿真,仿真证明了计算结果的正确。     

一种测量人行走时骨盆运动轨迹的新方法

骨盆的运动轨迹是类人机器人和康复训练机器人控制的基础,针对以往研究方法的不足,提出了一种测量人在跑步机上行走时骨盆运动轨迹的新方法.通过3个高精度位移传感器和1个数据采集卡进行数据采集,运用MATLAB软件进行数据处理和分析.实验结果表明:正常人行走过程中,骨盆在左右和上下方向的运动轨迹符合周期性变化规律,近似于正弦波形;在一个完整的步态周期内,骨盆左右摆动1次,上下起伏2次;幅值主要由身高和行走速度等参数决定,在此基础上建立了骨盆运动轨迹的数学模型.     

生物芯片探针组装机器人及其机械手卡具设计

生物芯片机器人是生命科学中用于研究基因的关键设备之一。阐述了一种生物芯片探针组装机器人,并介绍了硬件、软件以及控制系统。对机械手卡具的关键技术进行了分析研究,完成了机械手卡具的设计,并运用于生物芯片探针组装机器人,为生物芯片机器人提供了一种新的、具有普遍应用价值的机构。     

仿生机器蟹样机研究

文中介绍的仿生机器蟹具有8足,24个自由度,基于ARM的双层分布式递阶控制方式,通过多传感器获取环境信息,调节身体的姿态,目标是可以自主地在海滩、礁石区和崎岖不平的环境行走.文中介绍了仿生机器蟹原理试验样机研制的过程和主要研究方法,主要包括生物原形分析、模型的建立、运动学分析、步态问题、机械结构设计、控制系统设计和原理样机的试验等内容.在单步行足的控制实验的基础上,进行了原理样机的整机行走实验研究.仿生机器蟹能够实现前进、后退、横行、转弯等功能,并具有一定的越障能力.进行仿生机器蟹的研究,目地是建立多足步行机器人的研究平台.     

Alternate Location Method of a Robot Team in Unknown Environment

The alternate location method of a robot team is proposed.Three of the robots are kept still as beacon robots,not always the same ones,while the others are regarded as mobile robots.The mobile robots alternatively measure the distance between one of them and three beacon robots with ultrasonic measurement module.The distance data are combined with its dead-reckoning information using iterated extended Kalman filter(IEKF)to realize the optimal estimate of its position.According to the condition the future beacon robots' positions should be desired ones,the target function and the nonlinear constrain equations are set up which are used by nonlinear optimization algorithm to estimate the position of the future beacon robots.By alternately changing the robots' roles as active beacon,the alternate location in unknown environment can be realized.Process and result of the simulation test are given and the position estimation error is within±10 mm,which proves the validity of this method.