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.     

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。     

基于Internet力觉临场感遥操作机器人系统的研究

虽然Internet技术扩大了遥操作机器人系统的应用范围,同时也带来了新的问题——时延。针对不同性质的时延本文综述了基于Internet力觉临场感遥操作机器人系统的国内外发展状况、系统构成以及为解决时延问题提出的遥操作系统的主要控制方法并指出了各方法的优缺点,最后展望了其发展前景。     

挖掘机器人遥操作的实现

针对现有半自主遥控挖掘机器人存在的不足,提出一种基于动作的挖掘机器人遥操作控制方案。首先在综合论述该遥操作系统控制原理基础上,重点阐述了挖掘机各工作装置遥操作的实现,并搭建基于动作的挖掘机器人遥操作实验平台进行实验验证。结果表明:该遥操作系统不仅设备简单轻便,操作灵活,而且主-从端跟随性能良好,能达到挖掘机遥操作作业的基本要求,为挖掘机器人遥操作系统的开发与设计提供参考。     

基于数字孪生的遥操作机器人在线示教系统

为提高遥操作机器人的示教编程效率和在线示教的安全性，提出了面向遥操作机器人在线示教的数字孪生框架，建立了机器人及其工作场景的虚拟模型，实现了物理实体到数字孪生模型的映射；设计并实现了基于RGB-D图像和姿态示教器的遥示教方式，通过鼠标和姿态示教器规划虚拟机器人末端执行器的路径和姿态，并利用增强现实技术，实现了虚实融合示教，提高了遥操作机器人在线示教的人机交互性；构建了机器人及其工作场景的八叉树模型，在机器人按照规划的路径和姿态运动时，可以预测机器人与工作场景之间的碰撞干涉；系统将未发生碰撞干涉的规划路径和姿态指令发送给物理机器人控制器控制物理机器人运动，从而实现基于数字孪生遥操作机器人在线示教功能，提高在线示教系统的安全性。     

遥操作机器人运动的实时三维监控方法研究

针对一般遥操作机器人实时运动监控的不足之处,提出一种新型遥操作机器人运动实时三维监控方法。首先根据遥机器人外形建立一个虚拟机器人三维外观网格模型,再根据机器人本体内部的关节及其他运动机构的位置,建立一个内嵌于网格模型下的骨骼模型;经过坐标、数学模型转换,把遥机器人运动学模型应用到虚拟机器人骨骼模型上,实现遥机器人与机器人骨骼模型的运动学模型一致。通过无线发送把遥机器人运动数据传输到监控端,利用Direct3D编程计算把运动数据转换成虚拟机器人运动指令,运动指令控制骨骼模型运动,骨骼模型的运动同时驱动虚拟机器人三维网格模型运动,虚拟机器人三维模型将产生一个与遥机器人同步运动的动画,从而实现了对遥操作机器人运动的三维监控。     

基于3G网络的仿人机器人遥操作提示技术研究

为了更加方便工作人员的操作和提高操作机器人的准确度,对基于3G网络的仿人机器人遥操作提示技术进行了研究。首先分析了基于移动网络的仿人机器人遥操作系统现状,在此基础上设计了基于移动网络的仿人机器人遥操作提示系统,该提示系统主要包括运动提示平台和操作机器人。     

基于手眼协调机器人的共享控制遥操作系统

提出了一种基于机器人手眼协调的共享控制遥操作系统框架.基于双目视差和主动轮廓构建机器人自主手眼协调系统,并将这种手眼协调机器人作为遥机器人构成一个半自主、共享式的遥操作系统.为了将人和机器人的各自的长处充分的融合到系统中,开发了相应的自然图像用户界面和遥自主命令程序模块用于人和自主机器人之间的交互.实验表明提出的这种基于手眼协调的共享控制遥操作系统具有高操作效率和对操作者友好等优点.     

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.     

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。     

基于Web的机器人遥操作及其运动仿真的研究

针对基于Web的机器人遥操作及运动仿真进行研究,提出了三层B/S结构模型,实现了以.Net分布式远程调用技术为网络基础的机器人远程控制,并结合VRML三维建模进行运动仿真,有效的提高了机器人遥操作的可靠性以及位置精确性,最终以三自由度机器人为例,验证了系统有效性。     

基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究

机器人遥操作是实现空间、医疗及深海等领域作业的重要手段,基于虚拟现实的机器人遥操作是克服时延的有效方法,具有透明性强、稳定性高的优点,成为当前机器人遥操作的主要方式。首先分析了基于虚拟现实的机器人遥操作系统的关键组成部分,并对其关键模块的具体作用进行了介绍;其次,归纳分析了各类虚拟现实环境建模方法,主要从几何建模和动力学建模方面展开,阐述了每种方法的应用领域、主要特点;此外,进一步分析了遥操作虚拟夹具设计的构建方法及适用领域。最后对当前存在的难点进行总结,指出今后研究的思路。     

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.     

Dual-user nonlinear teleoperation subjected to varying time delay and bounded inputs

A novel trilateral control architecture for Dual-master/Single-slave teleoperation system with taking account of saturation in actuators, nonlinear dynamics for telemanipulators and bounded varying time delay which affects the transmitted signals in the communication channels, is proposed in this paper. In this research, we will address the stability and desired position coordination problem of trilateral teleoperation system by extension of (nP+D) controller that is used for Single-master/Single-slave teleoperation system. Our proposed controller is weighted summation of nonlinear Proportional plus Damping (nP+D) controller that incorporate gravity compensation and the weights are specified by the dominance factor, which determines the supremacy of each user over the slave robot and over the other user. The asymptotic stability of closed loop dynamics is studied using Lyapunov-Krasovskii functional under conditions on the controller parameters, the actuator saturation characteristics and the maximum values of varying time delays. It is shown that these controllers satisfy the desired position coordination problem in free motion condition. To show the effectiveness of the proposed method, a number of simulations have been conducted on a varying time delay Dual-master/Single-slave teleoperation system using 3-DOF planar robots for each telemanipulator subjected to actuator saturation.     

遥操作机器人系统的位置差-力差双向控制策略研究

针对目前遥操作机器人双向控制策略中所存在的力反馈冲击过大及主、从手间的位置跟随特性差等问题,综合传统的位置对称型和力偏差反馈型控制方法的优点,提出新型的位置差-力差双向遥操作机器人控制策略.通过仿真验证了所设计控制器的有效性.仿真结果表明,所设计的控制器,既解决了力反馈冲击问题,又提高了主、从位置跟随精度,从而提高了遥操作机器人系统的操作性能.     

软体机械手遥操作系统的设计与分析

面向气动软体机械手在远程非结构化环境下作业的工作需求,搭建了软体机械手遥操作系统。基于“快速气动网络”及模块化可拆卸原则,设计制作了软体弯曲致动器,根据实验需要组装成仿人手形软体机械手。在Yeoh模型基础上建立了软体致动器的力学模型并借助仿真分析加以修正,为软体致动器的控制提供了理论依据。设计了遥操作系统的总体结构,提出了气动软体机械手的驱动模式与控制策略,在C#窗体应用程序中开发了客户端软件。基于蒙皮技术在3D Max软件中对软体致动器进行建模,在Unity3D中搭建了虚拟作业场景,通过脚本程序设计实现远地端反馈信息对软体末端的运动控制和对目标对象的碰撞与拾取。开展软体致动器弯曲角度与充气气压实验,验证分析力学模型的准确性;开展遥操作手势映射实验,分析与探讨软体机械手遥操作系统的可行性及其进一步研究与应用。     

基于Simulink∕RTW的机器人遥操作系统的设计与实现

以实际工业应用为背景,基于Simulink / RTW,设计了一套机器人遥操作系统.在SolidWorks软件和MATLAB / Simulink环境下,分别构建了从机械手的三维模型和遥操作系统的控制模型,通过合适的软件接口,实现了遥操作系统的可视化联合仿真.在此基础上,通过Simulink / RTW工具箱,配合封装的I / O硬件功能模块,实现了快速原型代码的自动生成.使用Links Box实时仿真器作为下位机,通过电机运动控制卡实现与各关节电机驱动及各类传感器的连接,完成遥操作系统的设计.最后,对遥操作系统进行实验验证及性能分析.实验结果验证了该遥操作系统的正确性和有效性.