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.     

互联网环境下基于DMC算法的双闭环控制方法

针对基于互联网的控制系统中, 网络数据传输存在不确定性时延而难以实现闭环实时控制的问题, 提出一种基于DMC算法的双闭环控制方法。结合双采样率思想,高频率采样的本地闭环控制回路实现本地控制功能;而低频率采样的远程闭环控制回路则完成全球控制功能。利用DMC算法实现前向和反馈端互联网时延的在线补偿。仿真结果表明采用DMC算法补偿时延的双采样率控制方法能够有效地克服互联网时延对控制系统动态性能的影响。     

结合操作者意图分析的Internet机器人控制方法研究

互联网传输过程中存在的随机时延,影响了操作者与遥操作机器人之间的实时交互,降低了系统稳定性和操作性能。论文提出一种新的方法,利用动态神经元群模型对操作者发送的控制指令序列进行分析,实现对操作者意图的推断。在随机时延条件下,遥操作机器人能够根据操作者意图和当前环境信息,通过局部自主控制完成期望任务动作。同时可以与主端操作者基于事件的控制指令进行切换,来保证系统的稳定性,提高整个控制系统的操作性能和效率。最后,通过互联网足球机器人平台进行实验,仿真结果验证了所提模型与方法的有效性和可行性。     

声音定位机器人设计与实现

设计了基于麦克风阵列和时延估计算法的声音定位系统,硬件采用多通道同步模数转换器和数字信号处理器(DSP)实现;结合LabVIEW平台机器人,实现了通过远程控制机器人对声源进行实时定位跟踪。算法仿真和实际测试表明,该声音定位机器人定位跟踪能力良好。     

力觉临场感遥控机器人系统的时延问题

通信时延问题是力觉临场感遥控机器人研究中急需解决的问题，它直接影响到遥控机器人应用的稳定性和操作性能，文中就该问题并针对操作环境的时变性，提出了基于自适应预测理论的多层递阶预报方法，在线对时变环境进行实时预报，实验证明，该方法是可行的。     

基于SOPC的机器人远程控制器研究

介绍一种基于SOPC的嵌入式机器人控制器的设计方法。系统在Stratix系列FPGA芯片上,采用软核处理器Nios Ⅱ来配置核心处理器。嵌入式控制器在具有视觉功能的多关节型机器人上实现了利用浏览器通过网络对机器人进行远程控制,并在远程操作计算机上通过网络利用浏览器获取机器人实时视觉图像。     

基于运动分析的运动目标实时跟踪系统

机器人的视觉伺服是机器人领域重要的研究方向.着力于提高机器人视觉反馈系统的实时性,提出了基于运动分析的的运动目标实时跟踪方法.该方法采用形态学方法标记连通域,并基于最小二乘法拟合运动轨迹曲线,预测下一时刻位置,设定连通域搜索范围,从而提高搜索速度.仿真结果表明:该方法处理效果良好,能满足后续系统实时性要求.     

远程控制系统互联网传输时延预测算法的研究

由于互联网传输时延的存在,远程控制系统的稳定性很难保证,互联网时延的精确预测在改善远程控制系统的动态性能方面扮演着重要的角色。从网络通信的原理出发,分析了互联网传输时延的构成以及其不确定性特征后,提出了采用随机过程AR模型预测不确定性的互联网传输时延的方法。最后通过预测时延仿真实验表明该方法的有效性。     

一种跨平台的机器人网络远程控制系统

介绍了一种具有跨平台特性的机器人网络远程控制系统，该系统实现了通过网络实时传输和执行控制命令，以及机器人现场视频画面的实时采集、编码、传输和播放。系统由本地和远程控制端两部分组成，本地控制端基于Windows系统，而远程控制端采用Java语言实现，可运行在多种操作系统平台上。视频画面的采集、编码和传输采用Java JMF技术和H．263协议实现。     

基于Server Push技术的机器人远程控制方法研究

提出了一种基于Server Push技术(服务器推技术)实现的机器人远程控制方法,并利 用该方法建立了一种新型的开放的基于Internet的机器人远程控制系统模型.该模型实现了实 时的远程数据采集及高速的控制信号响应,更适合进行在线实时机器人远程控制.基于该系统, 完成了以六自由度关节机器人为对象的远程控制试验,试验表明该模型系统在信号采集的实时 性、控制指令响应时间等系统参数均优于传统系统.     

面向双操作者的六足机器人共享遥操作

随着六足机器人遥操作系统研究工作的日趋深入,针对其操控系统的开发也将面临诸多挑战.为了实现双人操控条件下各操作者的控制权重实时分配,设计一种基于透明性及控制状态(TCS)的六足机器人双用户控制权重分配方法.其双主端与单从端采取位置-速度的交互模式,通过分析系统实时透明性与当前控制状态,构建三边遥操作控制律,实时计算共享因子,采用速度跟踪模式设计基于触觉力反馈的系统控制架构,并利用三端口绝对稳定定理确定控制律参数的稳定范围.最后,搭建半物理仿真实验平台并验证所设计的三边共享遥操作方法能够在兼顾系统安全性与透明性的同时以较高的效率与安全性实现六足机器人的双用户操控,并能充分考虑双用户的控制意图.     

数据中心巡检机器人信息平台实时任务容错调度算法

为了实现数据中心巡检机器人信息平台实时任务容错性,提出一种基于自适应反馈均衡和码元调制技术的数据中心巡检机器人信息平台实时任务容错调度模型。首先构建路由冲突下的数据中心巡检机器人信息平台传输信道模型,优化数据中心巡检机器人信息传输协议。然后采用模糊C均值聚类的方法进行巡检机器人信息融合,结合自适应反馈均衡方法进行巡检机器人信息传输的信道均衡设计,采用码元调制方法进行信息平台的实时任务容错调度。最后进行仿真实验。结果表明,采用该方法进行数据中心巡检机器人信息平台实时任务调度的容错性较好,信息平台的信道均衡性较强,提高了数据中心巡检机器人信息平台的任务实时调度能力。     

离散多步时滞系统的容错控制研究

针对离散多步时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,采用具有状态反馈及时滞状态反馈的控制律,推出了当执行器或传感器发生失效故障时闭环系统仍能保持渐近稳定需满足的充分条件;并利用LMI给出了不依赖时滞的线性离散多步时滞系统的容错控制器的通用求解方法;讨论了该方法对具有不同时滞步数离散多步时滞系统容错的普适性。以执行器失效故障为例,仿真结果证明了该方法的有效性。     

时滞反馈Lorenz系统的混沌特性及其电路实现

在研究时滞反馈Lorenz系统时, 关键是模拟时滞环节的实现. 由于数字时滞电路存在模数转换精度的问题,所以采用数字时滞电路的时滞反馈Lorenz系统容易产生不真实的电路现象. 本文研究了一种用模拟电路实现的时滞电路, 并将其加入到Lorenz系统中构成时滞状态反馈Lorenz系统. 通过对系统的数字仿真和模拟电路的制作和实验, 验证了实验和仿真的结果完全相符, 表明了时滞可以使Lorenz系统产生更复杂拓扑结构的吸引子.     

遥操作机器人预测显示的研究和实现

预测显示是克服基于网络的遥操作系统中网络传输时延的不确定性关键技术之一。该文提出一种基于时间和位置的预测显示方式,根据当前状态和反馈回的轨迹点,对远端的机器人状态进行预测,并在三维仿真场景中显示。经过实验,证明所提方法的有效性和可行性。     

Dissipative control for singular time-delay system with actuator saturation via state feedback and output feedback

This paper is devoted to the problem of dissipative control for a class of singular time-delay systems with actuator saturation via state feedback and output feedback. First, by tuning the Wirtinger-based integral and the double integral inequality, a sufficient condition is derived to guarantee that the singular time-delay system is regular, impulse free, asymptotically stable and strictly (Q,S,R)-dissipative. Then, based on the derived condition, and applying linear matrix inequality techniques, the dissipative state feedback and output feedback controller are synthesised. Moreover, the maximal estimate of the domain of attraction is proposed by an optimisation problem. Finally, some simulation examples are provided to verify the effectiveness of the obtained theoretic results.     

无时延感的遥操作实时共享控制仿真

针对遥操作存在大延时和临场感缺失等问题,提出了一种融合多种技术的无时延感的空间遥控机器人实时共享控制系统;重点研究了融合双向力反馈、传感器局部自主控制、图形预显示和遥编程的无时延感遥操作技术;计算仿真实验验证了该系统及其技术的有效性。     

非线性模糊时滞系统鲁棒自适应控制

研究一类基于模糊T-S模型的非线性时滞系统鲁棒镇定问题．基于记忆型状态反馈策略，首先给出由T-S模糊模型描述的非线性时滞系统在时滞精确已知情况下的鲁棒镇定准则；然后给出非线性时滞系统在时滞未知情况下的鲁棒自适应控制策略．所设计的控制器可确保闭环系统渐近稳定，且具有良好的可操作性．最后通过仿真实例证明了该方法的正确性和有效性．