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。     

遥操作机器人系统时延控制方法综述

遥操作机器人系统的应用和研究是目前机器人学一个重要的研究领域.尤其是网络遥操作系统的产生,更进一步扩大了应用领域,并对控制系统的设计带来了新的挑战.该文主要从控制的角度,面向各种性质的时延(如确定的或未知的,时变的或固定的等)对遥操作系统所带来的稳定性和透明度等问题,针对近年来为解决这些问题所提出的新的控制方法和理论进行系统的综述和分析,指出现有各种方法的优缺点,并提出了今后控制方法的研究方向和应具有的特点.     

空间机器人遥操作克服时延影响的研究进展

针对空间机器人遥操作亟需解决的时延问题,回顾了其克服时延影响的研究发展历程,并对目前应该采取的应对策略提出了建议.指出就目前的技术发展水平而言,要能够有效地克服时延以确保空间机器人遥操作稳定性的同时系统具有良好的操作性能,应该采取的策略是:①在结构化的、确定性的和静态环境下,采用具有鲁棒性的多感知增强现实技术;②在非结构化的、不确定性的和动态环境下,采用视觉引导下的从端局部智能自主控制技术;③在多态环境下,采用多模式智能控制技术.     

遥操作机器人系统的变时延控制

由于遥操作机器人传输通道中存在着变化的通讯时延,造成了系统不稳定和操作性能降低等问题。为了消除或减少时延的影响,在利用RBF神经网络进行延时预测的基础上,通过改进型Smith预估器进行遥操作机器人的时延控制,从而使系统稳定,并易于操作。理论分析表明,该方案对时延的变化有较强的适应性,控制系统的鲁棒稳定性和动态品质均优于单纯的Smith预估补偿控制,且易于实现。仿真结果表明,在时延情况下,该方法可实现对遥操作机器人较为准确的测控。     

具有变时延的机器人遥操作监视系统的实现

主要分析了遥操作机器人监视系统的时延特性,介绍了在局域网内实现具有变时延的图像和力信息传输的方法,在局域网内构建了具有大时延的遥操作监视系统,为实现预见显示模式下的遥操作机器人提供了可靠的实验平台.     

时延下遥操作机器人系统H∞鲁棒控制研究

针对遥操作机器人系统通信通道中存在时延以及系统模型存在不确定性而可能造成系统不稳定和操作性能降低的问题,采用了H∞混合灵敏度鲁棒控制的方法设计主从机械手的控制器.首先概括的介绍了系统的构成及动力学模型,然后针对控制器设计中加权函数选择较困难的问题,研究了一种较实用的加权函数选择方法,并采用MATLAB鲁棒控制工具箱进行了控制器设计,最后给出了系统在随机时延环境下Simulink的仿真结果.结果表明系统在受扰和通信信道存在随机时延的情况下,仍具有良好的鲁棒稳定性和跟踪性能.     

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.     

空间机器人遥操作控制系统研究

本文针对空间机器人工作环境特殊性要求,基于无源性理论提出了一种适用于变时延的力反馈双边控制系统,利用PD+d控制器有效补偿了由操作者和从端环境带来的干扰。运用李雅普诺夫函数对系统的稳定性能进行分析,并利用仿真实验验证了系统的透明性和跟踪性。此外,本文所提出的稳定性判别方法,经改进后也可应用于其他控制方案的稳定性分析。     

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.     

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.     

互联网应用中触觉通信时延问题分析

通信时延是互联网应用中影响触觉临场感系统应用性能的重要因素。以实时快速重构远地触觉信息为出发点,阐述了基于互联网应用的触觉临场感系统的原理,并指出了时延问题的重要性。采用并阐述了利用冗余信息消除触觉通信时延的原理和方法,仿真试验验证了该方法的有效性。     

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．     

基于Internet的实时机器人系统时延预测研究及算法

针对基于Internet实时机器人系统,提出了多尺度的时延预测算法,该算法是在线和实时的。基于网络结构分析了网络时延的主要组成及其时延特性。不同于传统的网络往返时延的预测,该算法预测的是能真实反映端对端数据包传递的单程时延,而且还提出了预测单向时延所需的时钟同步算法。理论分析和多点之间的网络实验验证了该算法的高效性。     

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。     

网络时延预测研究

网络时间延迟是影响网络控制系统性能的一个主要因素,提前知道网络时延对提升网络控制系统的性能有一定的重要作用,网络时延预测准确度的高低直接影响到网络控制系统性能,为了更好的预测数据在网络上传输的时间延迟,满足网络控制系统需要,该文针对互联网中网络时延的预测问题进行了分析,分别用AR模型和Elman神经网络预测网络时延,通过仿真表明,平稳时延的预测AR模型要稍好,但扰动时延的预测Elman神经网络预测准确度及自适应性优于AR模型。     

半张量积理论在网络遥操作系统中的应用

研究了网络遥操作系统的半张量积建模问题.网络遥操作系统中存在人机交互以及大时延事件,这使得系统中既有离散事件动态又有连续动态,当系统的离散事件动态与底层连续动态相互作用耦合强烈时,系统的性能、行为分析变得更为复杂.本文通过引入半张量积给出了一种新的半张量积混杂建模方法,它把一类特定事件系统建模为布尔系统,通过半张量积方法得到类似于离散动态系统的方程.它将系统中离散事件和连续动态相互耦合的地方表达为半张量积的形式,最后经过扩张简化得到完整统一的系统数学模型,它将有利于进一步分析、计算.本文给出的半张量积建模方法和步骤具有一定的通用性和一般性.此外本文还对基于半张量积的混杂网络遥操作系统模型进行了基于事件控制和时间控制的仿真.仿真结果表明,半张量积建模方法完全可信、可行,基于事件控制的方法在网络遥操作控制中明显优于基于时间控制的方法.     

基于Agent的网络舆论传播模型研究

网络舆论传播是以互联网为载体的舆论传播行为.研究了网络舆论传播中新闻跟帖与BBS传播,分析了网民Agent、新闻网站Agent以及BBSAgent的属性,建立了网民Agent与新闻网站Agent以及BBSAgent的交互规则,研究了网络舆论的可视化表示方法,并与人际传播相结合,建立了基于Agent的网络舆论传播仿真模型,为利用复杂性理论和Agent技术研究网络舆论传播提供了有益的思路和方法.     

基于RBF网络和AR模型的网络时延预测

分析了网络传输时延的组成和特点，提出了利用AR模型和RBF神经网络预测网络传输时1延，运用Matlab软件对其预测进行仿真．结果证明AR模型和RBF神经网络都能很好的预测网络时延，通过对比仿真结果分析，得出各自进行时延预测的适用条件。     

虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性

具有良好的可操作性，又能确保系统稳定性是解决力觉临场感遥操作机器人系统时延问题的根本。本文阐述了采用Popov超稳定性理论分析并研究虚拟现实力觉临场感遥操作机器人系统的稳定性问题是行之有效的，并给出了其分析方法，指出Popov超稳定性与无源稳定性理论是条件一致的。实验显示本文所给出的方法的有效性。本文的论述对于系统的设计极具价值。     

网络实时系统端对端的时钟同步研究及算法实现

针对端对端的实时网络控制系统，提出一种端对端时钟同步算法ETSA(End to end Time Synchronizaiton Algorithm)．本文提出的时钟同步算法采用一种新的时钟同步原理，通过TCP/IP协议，能够达到较高的时钟同步精度，同时实现起来简单、便捷．理论分析和网络实验验证了所提时钟同步算法的有效性．