临场感遥操作机器人综述

本文分别综述了视觉临场感遥操作机器人系统、力觉临场感遥操作机器人系统、触觉临场感遥操作机器人系统、运动觉临场感遥操作机器人系统及时延对临场感遥操作机器人系统的影响问题。提出了临场感遥操作机器人技术是一门多传感器、多信息融合的人机交互技术，并指出了其今后的发展方向及研究重点。     

临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略􀀂

时延问题是临场感遥操作机器人系统中亟需解决的首要问题.为了了解临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略及其最近的研究进展;指出基于虚拟现实技术的临场感遥操作机器人系统是今后临场感机器人技术研究和发展的主潮流;认为致力于设计并研究对几何建模误差和动力学建模误差均具有鲁棒性的临场感遥操作机器人系统,才是有效地解决系统通信时延问题,并使其系统稳定,又具有良好可操作性的切实可行的办法.     

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．     

基于Internet力觉临场感遥操作控制系统现状

叙述了基于Internet力觉临场感遥操作系统的结构，网络通信时延的特点，指出网络时延对本系统的影响，介绍了网络时延下力觉临场感遥操作系统稳定性研究进展。     

力觉临场感遥操作系统的研究进展

力觉临场感遥操作机器人系统是一种新型的机器人控制系统，目前研究中系统存在的控制通信时延是严重影响系统的操作性能，甚至使系统不稳定的主要原因之一，当利用Internet网络传输信号时，时延是时变的，不确定的，对系统的影响更为明显，因此意在介绍国内外力觉临场感遥操作机器人系统的发展状况以及在克服时延对系统影响方面所取得的最新研究进展，同时指出研究中存在的问题，及对进一步研究提出一些看法。     

多自由度遥操作机器人可靠性控制研究

本文针对多自由度遥操作机器人的可靠性控制问题进行了研究,采用时延估计在线获得机器人系统的未知动力学和外界干扰,并在控制过程中加以补偿.这里,我们利用一些满足一定概率分布的不相关的随机变量来表示遥操作机器人的概率性执行器故障.通过考虑遥操作机器人的概率性执行器故障和控制时变时延,我们建立了新的遥操作机器人模型.在此基础上,研究了遥操作机器人的可靠性控制.通过使用Lyapunov稳定性方法和随机系统理论,得到了遥操作机器人的执行器概率分布依赖的渐近均方稳定的充分性条件,其中该条件是以线性矩阵不等式的形式给出,从而非常便于计算机转化为凸优化问题进行求解.最后用一个仿真算例来验证本文给出方法具有以下作用:首先,在考虑遥操作机器人的概率性执行器的故障的情况下,本文提出方法可以很容易地得到控制输入时延的上界;其次,在不考虑遥操作机器人执行器故障时,本文提出方法依然可以使用;最后,在考虑遥操作机器人的概率性执行器故障时,本文提出的方法都可以为其设计理想的控制器.     

变时延力反馈遥操作机器人系统的内模控制

针对遥操作机器人通讯信道变化时延破坏系统稳定性和透明性的问题,为力反馈遥操作系统建立了内模控制结构,设计了两端控制器,并给出了有界时延摄动下系统鲁棒稳定和满足鲁棒性能准则的控制器参数范围,使系统在变时延下依然稳定并具有良好的透明性．给出的控制方法不仅对时延状况适应性强,而且控制器参数少,相关度低,依据不同性能要求进行选取的灵活性大．     

机器人触觉临场感电触觉反馈技术研究

本文对机器人触觉临场感电触觉反馈技术进行了实验性研究。设计出了电触觉反馈装置和触觉反馈手套,结合我们已经研制出的指形触觉传感器和数据手套构成了遥操作机器人触觉临场感系统。联机实验结果表明,该触觉反馈装置能够给操作者提供有效的触觉反馈。     

基于波变量补偿的阻抗匹配时延双边遥操作

通信时延是遥操作系统中固有的问题,它会严重影响遥操作的性能,降低系统的稳定性和跟踪性。基于无源理论的波变量法可以保证遥操作系统在任意时延下稳定,是解决时延问题的一个重要方法。然而,波变量法带来的波反射会阻扰有用信号的传输,降低了主从端信号的跟踪性,严重时甚至会导致整个系统振荡。针对这一问题,提出了一种基于波变量补偿的阻抗匹配双边遥操作系统结构,旨在减少波反射,提高操作者的临场感和系统的跟踪性。通过仿真实验,结果表明所提方法能够保证固定时延条件下遥操作系统的稳定性,并具有较好的跟踪性。     

一种基于Internet 力觉临场感遥操作无源控制算法

将Internet技术引入到力觉临场感遥操作系统是目前一个具有广阔应用前景的研究方向。由此，针对基于Internet力觉临场感遥操作系统所面临的变时延稳定控制问题，提出了一种基于波积分传输的无源控制算法。经过仿真，证明本算法可保证系统的无源性，并获得较好的操作性。     

工业机器人自适应力控制的新方法

机器人力控制系统的稳定性对接触环境刚性的变化很敏感，为了解决这一问题，本文首先建立了一种机器人与刚性环境相接触的动力学模型，然后，基于Ｐｏｐｏｖ超稳定理论设计出了一种机器人自适应力控制算法，该算法通过辨识环境刚性以获取与接触环境相适应的力控制反馈增益系数，理论分析和实现结果都证明这种方法在环境刚性大范围变化时，均能获得的控制效果。     

基于Popov超稳定性理论的模糊自适应控制器设计方法

对一类常见的非线性系统,利用Popov超稳定性理论得到一种模糊自适应控制方 案,该方案在模型匹配的条件下能保证闭环系统的(渐近)稳定性.当模型匹配条件不满足时, 通过引入一个辅助控制量使系统仍保持稳定.因此,文中提出的方法普遍适用于一类非线性 离散或连续控制系统的设计.     

感应电机全阶观测器低速稳定运行的仿真

针对基于全阶磁链观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统低速不稳定问题,采用波波夫(Popov)超稳定性理论分析了观测器在低速发电区域不稳定原因,提出了一种保证观测器低速稳定运行的反馈增益设计准则。为了简化该系统稳定性分析过程,基于转子磁通定向,利用劳斯赫尔维茨(Routh-Hurwitz)判据将一个关于系统极点稳定的多维问题转化为系统零点稳定的一维问题进行处理,推导了转速估算系统稳定性条件,并给出了反馈增益设计方法。仿真结果表明,该系统在低速50r/min和极低速10r/min时均能稳定运行,相对于传统的基于极点配置方法,在低速发电区域的收敛性和稳定性更优,改善了无速度传感器矢量控制系统低速区域的动、静态性能。     

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。     

虚拟现实力觉临场感遥控作业系统的研究进展

本文阐述了虚拟现实技术在力觉临场感遥控作业系统中的研究和应用背景、状况和主要内容,综述了虚拟现实力觉临场遥控作业实系统的国内外最近研究进展,并介绍了目前研究亟需解决的关键技术,指出虚拟现实力觉临场感遥控作业系统的研究对临场感技术以至于非确定性环境下作业的第三代机器人的发展有着非常重要的理论意义和应用价值。     

遥作机器人触觉临场感的电触觉实现

本文对电触觉的实现作了实验性研究．提出了在操作者手指上实现触觉再现的电极形状和分布以及刺激电流波形，并由此给出了实现遥作机器人触觉临场感的系统构成及实现方案．该系统可使操作者遥感到从机器人机械手指与点，线，面等形状物体的接触，位置分辨力可达２．２ｍｍ．     

利用超稳定性理论证明随机自适应控制算法的稳定性

超稳定性理论是自适应控制稳定性证明的有力工具,但至今它只限于确定性系统.通过 对超稳定性理论进一步研究和算法结构变化,本文给出了利用超稳定性理论证明随机自适应 控制(特别是Goodwin的随机逼近法)的稳定性.结果表明,与目前的证明方法--Martingale 函数法和Ljurg的ODE法相比,超稳定性方法有相当的优越性.它不需要象Martingale 函数法那样去构造一个相当困难的随机Lyapunov函数,也可放松ODE法所必需的 系统噪声平稳的条件.     

八叉树结构的虚拟动力学检测算法

描述了物体间交互的FV和EE两种基本接触模式,在此基础上提出了用八叉树结构来构建虚拟环境的几何模型和动力学模型,给出了不但考虑刚度．而且考虑惯性和阻尼的虚拟仿真机器人与虚拟环境交互的虚拟力检测的一般算法。对于模型空间中的任何形状的实体都可以由八叉树法分割的立方体序列来表示。而其实体的总的虚拟交互力是在FV和EE两种基本接触模式下所分割的所有立方体间的矢量和。实验显示了所给出的算法的可行性。该算法对虚拟现实临场感遥操作机器人系统控制结构和控制算法的分析和设计,特别是系统中人机接口的设计具有重要价值．     

基于Internet的力反馈技术研究

论述了基于Internet的力反馈技术及其相关技术的发展和研究意义，综合机器人遥操作控制领域的理论方法，结合多媒体技术的最新发展，构建了一种基于事件的系统结构及其设计方法．基于该方法，分析了系统的可靠性、稳定性及力媒体传输的透明性，并设计了一个基于Internet的力反馈技术的系统实例．