基于增扩虚拟现实的空间机器人遥控系统及其仿真

虚拟现实技术作为一种全新的人机接口技术,它在空间机器人中的应用日益受到人们的普遍关注。本文研究了一种基于增扩虚拟现实的空间机器人遥控系统及其仿真;首先讨论了该系统的构成,其次重点介绍了它所涉及的关键技术及其主要研究内容,最后进行了仿真研究。     

基于增扩虚拟现实的空间机器人遥控系统及其仿真􀀁

虚拟现实技术作为一种全新的人机接口技术,它在空间机器人中的应用日益受到人们的普遍关注．本文研究了一种基于增扩虚拟现实的空间机器人遥控及其仿真,首先讨论了该系统的构成,其次重点介绍了它所涉及的关键技术及其主要研究内容,最后进行了仿真研究．     

基于增扩虑拟现实的空间机器人遥控系统及其仿真

虚拟现实技术作为一种全新的人机接口技术,它在空间机器人中的应用日益受到人们的普遍关注。本文研究了一种基于增扩虚拟现实的空间机器人遥控系统及其仿真、首先讨论了该系统的构成,其次重点介绍了它所涉及的关键技术及其主要研究内容,最后进行了仿真研究。     

虚拟现实技术下分拣机器人嵌入式遥控系统设计

为了解决当前遥控系统控制分拣机器人执行既定任务时存在目标轨迹跟踪效果不佳、跟踪误差较大,任务执行成功率较低、失误率较高以及系统响应延迟时间较长等缺点,提出并设计了基于虚拟现实技术的分拣机器人嵌入式遥控系统,研究通过分析虚拟现实系统组成结构基础上,将虚拟现实技术与分拣机器人技术有机结合,依据模块化、标准化、开放性和可用性原则,利用虚拟现实技术设计了具有临场感的操作指令输入输子系统和分拣机器人具有真实感的虚拟场景仿真子系统的嵌入式遥控系统;并给出了嵌入式遥控系统的基本功能单元和具体操作流程;依据该流程采用QNX Neutrino系统作为分拣机器人本体控制器,同时采用工业现场总线EtherCAT作为系统网络通信支撑,设计了嵌入式遥控系统软件控制程序,完成了基于虚拟现实技术的分拣机器人嵌入式遥控系统设计。模拟实验结果验证了设计系统的有效性,获得了较好的目标跟踪效果,减小了跟踪误差,提高了分拣机器人任务执行成功率,同时提高了系统效率。     

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.     

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。     

空间机器人遥操作预测仿真系统研究

针对通讯信号在天地传输过程中产生的较大时延导致对空间机器人的遥操作产生巨大困难,提出了通过虚拟现实技术对遥操作结果进行预测仿真.以规避传输时延影响的方法,并通过虚拟夹具技术降低操作复杂度;通过基于时间戳的修正策略以确保预测结果的准确性;针对具体任务环境提出了九点碰撞检测算法以提高系统运行效率.进行了多次与实物相结合的实验,实验结果表明,该系统运行快速、预测准确,可以有效地规避大时延天地传输带来的弊端,帮助地面操作员完成空间机器人的遥操作.     

面向多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统

在遥操作机器人系统中,由于存在通信传输时延,可能导致控制系统不稳定,从而降 低遥操作的效率和安全性．目前多采用预测仿真的方法来克服．在多机器人遥操作系统不但 要克服时延的影响,还要能控制机器人协调地完成遥操作任务．我们开发了一个面向多操作 者 多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统,实现了对多机器人遥操作系统的预测仿真 ,多个操作者可以通过人机交互接口遥控各自的机器人,相互协调完成遥操作的任务．初步 的实验表明该系统能够克服时延的影响,并能实现多操作者 多机器人的协调遥操作．这对 空间站机器人科学实验、多航行器对接等方面的研究有理论参考价值．     

机器人远程控制系统的实时仿真与实现

机器人远程控制随着互联网技术的发展逐渐成为目前的研究热点,它具有广泛的应用前景。由于互联网复杂性所带来的时延问题以及由此产生的安全问题是机器人远程控制的关键问题。设计和实现了一个基于互联网的机器人实时仿真和视觉反馈系统。首先,提出了基于状态反馈的实时仿真方法解决时延问题,以保证远程仿真机器人和本地服务器机器人的状态同步和机器人操作的安全性。其次,提出通过离线示教仿真之后再进行在线控制策略以及通过远程控制与本地自主控制的模式切换方法进一步地缩短在线操作时间和提高操作的安全性。最后,实验证明了基于互联网的实时仿真和视觉反馈系统的正确性和有效性。     

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。     

基于增强现实的机器人远程控制系统研究

虚拟现实技术的应用使远程控制系统得到发展,增强现实技术是虚拟现实技术的拓展,它将计算机生成的虚拟物体叠加到用户感知的真实世界中.提出并实现了一种基于增强现实的机器人远程控制系统,并就其结构和关键技术进行详细的说明,实验及运行结果表明该系统能有效地改善人机交互能力,并能提高远程控制的精度.     

基于虚拟现实的反应堆退役模拟研究

反应堆退役工程是庞大的系统工程，需要进行退役作业的优化设计和技术评估。应用虚拟现实技术可以生成三维的虚拟堆环境，进行虚拟退役操作，从而为退役工程提供分析工具，为实施方案的确定、关键技术难点分析、退役数据信息管理和培训等提供依据和使用平台。该研究在分析退役工程有关需求的基础上，设计了基于虚拟现实的反应堆退役模拟系统，并针对其中场景构造、虚拟拆除、虚拟去污、虚拟剂量显示和虚拟作业等关键技术进行了讨论。在各项研究的基础上，针对具体应用，初步实现了应用系统。     

无源散射变换的双边移动机器人网络遥操作

网络遥操作系统的随机时延给控制器设计带来巨大挑战,严重时破坏系统的稳定性。首先对遥操作无源理论及其波变量控制方法做了简单综述,然后提出直接无源散射变换方法,它将无源双边控制方法推广到具有随机时延的网络遥操作系统中去,保证网络遥操作系统在任何不对称随机网络时延情况下稳定。最后基于此变换方法设计了一个虚拟主从手双边移动机器人网络遥操作方案,并进行了仿真验证,结果表明结出的设计方法能满足系统性能要求。     

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．     

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．     

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。     

基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统

将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装置动态模拟、罐区油品调合仿真、进出厂模拟等。虚拟现实仿真平台通过生产过程与数据的可视化呈现与人机交互以及现场应用,可以为炼油企业流程模拟仿真培训与生产过程三维可视化监控提供有效的支持。     

绳驱超冗余空间柔性机械臂遥操作系统设计与实验研究

针对绳驱超冗余空间柔性机械臂的运动特点和在大范围工作空间快速运动、避障及狭小空间作业和触碰情况下精细操作等在轨遥操作任务需求,设计并研制了适应多种工况的基于手控器和虚拟现实（VR）手柄组合的遥操作人机交互系统。对狭小空间作业和避障等工况进行分析,提出了基于自由度动态组合和末端―臂形同步规划的遥操作方法。最后,完成了穿越卫星太阳帆板狭缝的典型实验,实验验证了遥操作系统的工程实用性,以及柔性机械臂遥操作运动规划方法的可行性。因此,配合使用多种人机交互方式组合的遥操作系统和相应的运动规划方法,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。     

基于VR的自由飞行空间机器人自主运动规划仿真系统

该文研究了基于VR的自由飞行空间机器人（FFS）自主运动规划仿真系统技术。首先提出了一种增强型虚拟现实系统方案,并重点研究了有关FFSR的虚拟建模和自主运动规划控制技术,最后进行了基于VR的FFSR自主运动规划际统仿真。