机器人触觉临场感系统研究

本文设计研制的机器人触觉临场感系统能对现场的物体进行分类、识别．主要介绍其原理、 结构及联机实验结果．     

基于虚拟现实触觉感知接口技术的研究与进展

基于虚拟现实触觉感知接口技术（Haptic Interface Technique）涉及的学科 面很宽，包括机器人学、虚拟现实技术、仿生学、传感技术及互联网通讯技术等．触觉感知接口是基于虚拟现实机器人遥操作系统的重要组成部分．从广义角度出发，触觉感知（Haptic Sensing）应包括力/力矩觉（Force/Torque Sensing）和接触觉（Tactile or Touch Sensing）等主要感觉功能．这里将着重介绍触觉感知接口的研究意义与结构、用于触觉感知接口的特种驱动机构．最后，讨论触觉感知接口技术今后的研究与发展趋势．     

多感知机器人夹持器设计

介绍了一种具有力觉、触觉和位置信息的机器人夹持器设计。讨论了力觉传感器、触觉传感器和位置传感器的设计与实现，概述了夹持器的机械结构及其控制系统设计。     

基于ABB机器人的遥操作控制系统设计

工业机器人传统的编程与控制方式受距离空间限制,不便对机器人进行远程控制、控制不灵活。针对工业机器人的远程控制进行了研究,设计了基于ABB工业机器人的遥操作控制系统。在本地上位机上设计操作者界面,实现本地和远程程序的变量同步,以TCP/IP协议与ABB机器人控制柜通信,直接通过以太网对远程端的机器人进行控制和管理。在仿真和实验中,通过分析机器人对上位机给定轨迹的跟踪效果验证了系统的有效性。仿真和实验结果表明该系统能对远程ABB机器人进行有效的控制,可以让机器人代替人在恶劣的工作环境中作业,并提高工业生产效率。     

力觉临场感遥操作机器人系统的预测无源控制

针对力觉临场感遥操作机器人系统传输通道中存在大的通信时延，造成系统不稳定和操作性能降低，利用前向神经网络建立从机械手和环境的模型。通过神经网络模型预测从机械手受力，并结合无源控制算法进行控制切换，消除或减少通信时延对系统的影响。文中的实验结果表明了该方法的有效性。     

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.     

基于Linux的远程机器人控制系统研究

本文对远程机器人控制系统的体系结构和最新进展进行了论述,提出了一种新的远 程机器人控制系统的软件体系结构．文中就远程机器人的基本原理及远程机器人的状态监控 技术进行了详细的叙述,并详细说明了与这种系统相关的重要技术问题,最后给出了一个基 于Linux操作系统的远程机器人控制程序的具体实现例子．     

柔性遥操作机器人系统的滑模变结构控制

针对遥操作机器人系统,在空间与医疗手术中应用时出现的从机械臂柔性问题,为了提高跟踪性能,采用拉格朗日法结合假设模态法,建立了末端有集中质量的单连杆柔性从机械臂的动力学模型。在此基础上,设计了一种基于柔性从机械臂的遥操作机器人系统的新型滑模变结构控制方案。进行实例仿真,结果表明,控制方案能有效地抑制柔性从机械臂的弹性振动,自由运动情况下系统能较好地实现位置跟踪。     

基于距离传感器的双边遥操作

为了改善双边遥操作的力反馈性能,本文根据从端操作臂上的传感器检测的目标距离信息,设计了新 的PD 双边控制器．证明了系统的稳定性条件,并通过单自由度双边遥操作实验系统,对提出的控制方法进行了实 验验证．实验结果表明,当从端操作臂靠近目标时,主端操作臂产生了逐渐增大的反馈力．这种控制策略为操作者 安全实现遥操作任务提供了有效手段．     

基于网络的遥操作机器人系统传输时延研究

文章主要研究了基于网络的遥操作机器人系统传输时延的测试、分析以及数据丢包的解决方案。首先概括地介绍了系统的构成及工作原理,然后采用VisualC++6.0软件编写网络时延测试软件,并进行多种实验,最后对实验结果进行了分析,并给出了针对丢包问题的解决方案,同时基于Matlab仿真实验验证了该方案的有效性和可靠性。     

视频融合在遥操作机器人系统中的应用

针对遥操作机器人系统中视频传输数据量大,造成的时延严重影响操作者决策,使机器人现场作业透明度不高引起误操作的问题,提出采用3DSMAX建立三维机器人仿真模型,在OPENGL编程环境下对其进行绘制及仿真控制,采用H.263标准及相应压缩算法把获取视频压缩、传输、解压、远端显示与仿真模型融合.实验证明,该方法不仅能实现控制命令准确传输、机器人实时控制,而且视频机器人跟踪仿真模型轨迹作业避免了误操作.     

基于PLC的收餐机器人控制系统设计

针对当前餐厅收餐自动化水平低下的现状,提出了自动化收餐流水线的概念,设计了一款收餐机器人;在分析收餐机器人整机结构和运动要求的基础上,进一步设计了一种基于PLC的收餐机器人控制系统;系统主要由餐盘翻转模块、筛选模块、餐具输运模块、餐盘堆叠模块和残渣收集模块组成;根据不同模块的工作流程和作业需求,以西门子S7-200为控制系统核心,完成了系统的软硬件设计,并分别对各模块进行了编程调试,可实现精确的位置控制,符合实际控制要求,达到自动收餐的目的。     

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.     

基于共享控制的遥控焊接机器人系统

在核电站设备修复、空间站的维修、深水管路修复工作中要用到遥控焊接机器人.本文介绍了我们设计的基于共享控制的遥控焊接机器人系统.介绍了遥控焊接机器人系统的体系结构、遥操作系统的人机交互接口及遥操作仿真系统等.     

机器人遥操作预测控制新方法及实现

本文通过所设计的估计器的预测以及同时采用事件和时间驱动的执行器方案来弥补机器人遥操作系统中的不确定时延现象.利用该方案对机器人遥操作系统所涉及的试验的软硬件进行设计,试验结果说明了此补偿策略的有效性.     

基于IPC和PMAC的喷涂机器人控制系统

以工业级计算机IPC和DSP作为喷涂机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.系统采用双微机分级控制方式和模块化结构软件设计,上级IPC负责系统管理和路径规划,下级PMAC则实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制,满足了喷涂机器人实时性控制的要求.系统采用电流、速度为内环.位置为外环的三层半闭环的关节运动伺服控制方法,保证了关节的位置精度.     

力觉临场感遥操作系统的双向控制

通过建立一套主从机器人遥操作系统，研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法，在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案，实验表明了该方案的可行性，显示了临场感在增强人机交互能力方面的重要作用．     

预估控制下的实时网络遥操作移动机器人

构建了能使操作者通过Internet远程实时控制的移动机器人系统．为了补偿网络时延和抵消其对遥操作系统的影响,基于我们以前提出的改进型Smith预估器原理,采用了预估控制策略．为了保证系统稳定性和透明性,基于主从端的传感器信息交换,设计了一个动态模型管理器,其中模型和力反馈误差调节通过模糊控制实现．除了力反馈外,为了增强遥操作的实时性,引入了预估的虚拟显示．为了精确地预测网络时延,提出了一个新颖的时钟同步算法．为了降低时延抖动,结合我们提出的两个算法,实现了数据缓冲策略．最后,通过长距离的网络遥操作实验验证了系统和控制策略的实用性和有效性．     

竞争型遥操作机器人系统的研究

针对军事、反恐等领域遥操作机器人特点,首次系统地提出竞争型机器人遥操作系统的概念,并将其与传统协作型机器人遥操作系统进行比较分析,从而得出竞争型机器人遥操作系统的研究重点和特点．在此基础上,构建了一个基于网络的竞争型机器人对弈系统,为今后该方向的研究提供了新的思路．     

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。