基于Agent的网络遥操作机器人系统控制研究

为了充分发挥智能机器人的自主性和人的主观能动性,实现通过网络遥操作非结构化环境下的智能机器人,提出了一种基于Agent的网络遥操作机器人控制系统结构,分析了控制系统中各部分的功能,给出了系统中各个Agent的实现方法。该控制方法已通过仿人形机器人的遥操作控制实验得到了验证。     

虚拟现实辅助机器人遥操作技术研究

本文以水下机器人的遥操作作业为应用背景,提出并实现了虚拟现实技术和视觉感知 信息辅助机器人遥操作实验系统．该系统使用了CAD模型和立体视觉信息完成遥操作机器人 及其作业环境的几何建模和运动学建模,实现了虚拟作业环境的生成和实时动态图形显示． 采用了基于立体视觉的虚拟环境与真实环境的一致性校正、图形图像叠加、作业体与环境位 姿关系建立、基于网络的监控通讯等关键技术．在这个实验系统中,操作人员可利用所生成 的虚拟环境,在多视点、多窗口作业状态图形和图像显示帮助下,实时动态地进行作业观测 与机器人遥操作与运动规划,为先进遥操作机器人系统的实现提供了经验和关键技术．     

空间遥操作机器人主从双边自适应内模控制

天地大时延严重破坏具有力反馈的空间遥操作机器人系统的稳定性和透明性;针对天地大时延和未知的从手操作环境,基于内模控制和自适应控制思想设计一种自适应内模控制器;推导从手环境参数辨识模型,基于带遗忘因子的递推最小二乘滤波辨识环境模型,并利用辨识信息构建自适应内模控制器;基于单参数SNPIDC算法分别设计主手和从手自适应控制器;大量的仿真结果证明,在设计的主从双边自适应内模控制器作用下,空间遥操作机器人系统稳定性好,对未知环境适应能力强,系统透明性好,阻抗匹配程度高,且操作人员临场感强。     

基于以太网的排爆机器人测控系统设计

针对排爆作业的安全性、稳定性和实时性的要求,设计了一套基于以太网的排爆机器人测控系统.该系统由排爆机器人和遥操作控制器组成,排爆机器人作为服务器,遥操作控制器作为客户端,两者之间通过长距离增强型网线实现以太网通信.客户端对服务器进行请求控制,服务器向客户端提供视频、激光雷达点云数据和其他多种传感器信息,为操作人员提供了重要的环境感知信息.该系统能够准确、实时地完成排爆作业,具有较好的稳定性和可靠性.     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制（英文）

作为空间操控的重要手段,空间遥操作将趋向于更精细和更灵活.然而传统的空间遥操作控制方法难以兼顾操作的精细性和灵活性.针对这一问题,本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法.首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型,设计了空间遥操作分数阶PID控制系统.其次,针对空间遥操作时滞系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求,基于系统的参数稳定域,对分数阶PID控制器的参数进行整定.最后,数值仿真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能.因此,本文设计的分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统,而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制

作为空间操控的重要手段, 空间遥操作将趋向于更精细和更灵活. 然而传统的空间遥操作控制方法难以兼 顾操作的精细性和灵活性. 针对这一问题, 本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法. 首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型, 设计了空间遥操作分数阶PID控制系统. 其次, 针对空间遥操作时滞 系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求, 基于系统的参数稳定域, 对分数阶PID控制器的参数进行整定. 最后, 数值仿 真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能. 因此, 本文设计的 分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统, 而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.     

无路标环境下遥操作机器人SLAM系统

为了提高遥操作机器人的实用性和高效性,设计与开发了一种基于无线网络的无路标未知环境下探索移动机器人系统,其包括移动机器人子系统和机器人远程状态监视子系统.根据机器人功能需求,提出一种多控制器协作及多传感器信息融合的移动机器人硬件结构.利用机器人实时定位和激光测距扫描的能力,提出了一种改进的VFH算法,进行机器人自主局部路径规划.机器人远程状态监视子系统通过无线网络设定机器人的目标点,实时监视机器人状态,并绘制机器人所探索的环境地图.实验表明,开发的探索移动机器人系统具备了在未知环境探索的能力.     

基于混合结构的机器人Agent控制结构的研究

该文面向分布Agent多移动机器人系统,提出了一种适合于多移动机器人的机器人Agent分层式体系结构,包括状态监测层、决策规划层、协调控制层和行为控制层,其中状态监测层主要实现整个系统对外部环境的状态监测。决策规划层设定系统的全局目标和单个机器人的局部目标,合理快速地完成任务的分解和分配,实现机器人之间任务级之间的协作。协调控制层完成机器人之间的运动协调。行为控制器主要采用基于行为的方法实现具体的运动控制。该结构应用于RoboCup环境下的分布多机器人系统中,满足复杂的、动态的应用环境和系统要求。     

不确定遥操作系统带干扰观测器的自适应控制

遥操作系统受到不同类型的不确定性因素影响, 这些不确定性会降低系统的透明性, 甚至会使得系统不稳定. 本文提出了一种带干扰观测器的自适应控制器(adaptive controller with disturbance observer, ACWDO) 用来处理遥操作系统中同时受到的外部干扰和内部动力学参数不确定性. 首先建立了受外部干扰的遥操作系统的非线性动力学模型; 然后分别对主机器人和从机器人设计非线性干扰观测器用来对外部干扰进行估计和补偿; 之后在干扰观测器基础之上分别对主机器人和从机器人设计自适应控制器用来处理内部不确定的动力学参数; 最后再将所设计的ACWDO融入到四通道遥操作系统结构中. 理论分析和仿真结果表明, 所设计的控制器可以取得良好的位置跟踪和力跟踪效果, 确保了遥操作系统的透明性.     

基于事件的遥操作空间机器人任务空间自适应规划与控制方法

本文提出了基于事件的遥操作空间机器人任务空间自适应规划与控制方法,提高了空间机器人的自主性、适应性及其处理突发的不确定事件的能力,增强了遥操作的安全性,仿真证明了方法的正确性和有效性。     

Current research in robotics and automation-robotics research atUSC

A number of projects are described, and the breadth of these activities is indicated. The projects concern: skill transfer from human to robot; telerobotics; knowledge-based control of robot grasping; hand-eye coordination; robot sensors; control of flexible robot arms; low-cost robots for pick-and-place operations; and simulation of material-handling components in manufacturing cells     

基于微机的机器人离线轨迹规划系统

本文提出了基于IBM-AT微机的机器人离线轨迹规划系统.系统的软件主要包括;机器人和环境物的三维图形的交互式产生,运动学和动力学的计算,轨迹规划.碰撞的检测和图形显示动画.系统利用通讯模块和接口电路可以从IBM-AT到机器人控制之间传递信息.使用该软件的PT-300V工业机器人离线轨迹规划的实验已初步地完成.     

基于视觉反馈和预测仿真的Internet机器人遥操作

随着网络技术的发展,基于Internet的机器人遥操作因其广泛的应用前景而成为研究的热点,如何消除Internet引入的复杂时延对控制系统的影响是解决问题的关键.该文在分析Internet两点间时延规律的基础上,设计并实现了一个基于视觉反馈和预测仿真的机器人遥操作系统(Telemanipulator,Tman),三维仿真服务器模拟出操作现场,远程用户根据视觉反馈和本机的三维仿真及时做出控制决策;同时,为了消除时延可能导致的超调所带来的安全隐患,采取远程控制结合本地自主控制的模式,由本地服务器完成最后的小区域内的精细操作.实验结果表明仿真预测和控制模式切换有效地补偿了时延,保证了控制系统的鲁棒性和安全性.     

基于双层模糊逻辑的多机器人路径规划与避碰

针对无通信情况下的多机器人系统在未知动态环境下的路径规划问题,设计了基于双层模糊逻辑的多机器人路径规划与动态避碰系统。方向模糊控制器充分考虑了障碍物的距离信息和目标的角度信息,转化为机器人与障碍物的碰撞可能性,从而输出转向角度实现机器人的动态避障;速度模糊控制器将障碍物的距离信息作为输入,将速度因子作为输出,提高了多机器人路径规划与动态避碰系统的效率和鲁棒性。在Pioneer3-DX机器人实体上验证了该系统的可行性。     

Methodology of Concept Control Synthesis to Avoid Unmoving and Moving Obstacles (II)

Dynamic path generation problem of robot in environment with other unmoving and moving objects is considered. Generally, the problem is known in literature as find path or robot motion planning. In this paper we apply the behavioral cloning approach to design the robot controller. In behavioral cloning, the system learns from control traces of a human operator. The task for the given problem is to find a controller not only in the form of the explicit mathematical expression. So RBF neural network is used also. The goal is to apply controller for the mobile robot motion planning in situation with infinite number of obstacles. The advantage of this approach lies in the fact that a complete path can be defined off-line, without using sophisticated symbolical models of obstacles.     

An integrated robust probing motion planning and control scheme: A tube-based MPC approach

‘This paper introduces the integration of a probing scheme into a robust MPC-based robot motion planning and control algorithm. The proposed solution tackles the output-feedback tube-based MPC problem using the partially-closed loop strategy to incorporate future measurements in a computationally efficient manner. This combination will provide not only a robust controller but also avoids overly conservative planning which is a drawback of the original implementation of the output-feedback tube-based MPC. The proposed solution is composed of two controllers: (i) a nominal MPC controller with probing feature to plan a globally convergent trajectory in conjunction with active localization, and (ii) an ancillary MPC controller to stabilize the robot motion around the planned trajectory. The performance and real-time implementation of the proposed planning and control algorithms have been verified through both extensive numerical simulations and experiments with a mobile robot.     

基于CORBA的Web机器人系统的设计与实现

：介绍了机器人远程控制的几种方案，分析了基于Web的机器人远程操作系统的基本结构，并提出了一个基于CORBA的Web机器人系统的计算模型。     

基于GALIL控制器的踝康复机器人控制系统

介绍了基于GALIL运动控制器的踝关节康复机器人的控制系统。该踝关节康复机器人引入生物融合理念,基于4-UP(Pe)S/PS并联机构,采用PC+运动控制器相对独立运行的并行控制模式,实现踝关节复合康复运动。用户利用PC机实现康复机器人康复运动轨迹的规划,康复运动控制程序的自动编制和运动控制器程序的下载,通过操作面板控制运动控制器相对PC独立地执行程序。这种并行控制模式能够在满足康复运动相对复杂的空间康复轨迹需要的前提下,保证踝关节康复机器人系统的反应速度。该系统成功地用于踝关节康复机器人系统,取得了很好的康复效果,为PC+运动控制器模式的康复系统设计提供了范例。     

基于Visual C++6.0的机器人控制系统软件实现

三自由度插拔机器人控制系统软件根据开放式设计方法，采用Visual C 语言编制控制程序。负责底层伺服驱动的函数库以标准C给出，可以直接被调用；同时，控制软件内嵌入了机器人研究所自行开发的机器人结构化编程语言——HRL语言，用以实现目标规划，它也是基于Visual C 语言开发的。整个控制软件用以完成数据及状态显示、伺服驱动、机器人运动规划，插拔目标的搜索、定位、运动过程模拟显示等任务。