具有力觉感的主从医疗机器人双向控制系统的动力学模型研究

本文基于对主从机器人控制系统的动力学分析,研究了借助力觉临场感技术实现主从医疗机器人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了新型控制方案,从理论上分析了该方案的可行性,显示了临场感技术在增强人机交互能力方面的优越性。     

力觉临场感遥操作机器人技术研究进展

人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(telepresence)技术是人机交互的核心.对临场感遥操作机器人技术的发展和现状作了回顾,对力觉临场感谣操作机器人的三大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延下的虚拟预测环境建模技术等进行了综述;对临场感遥操作机器人技术的最新前沿即基于生物电信息的人机交互技术进行了介绍;最后并介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近10年来开展临场感遥操作机器人技术研究及应用所取得的成果.     

一个力反馈主从式操作机械手实验系统的实现

力觉临场感技术是一门遥控机器人作业领域中新兴的前沿技术，开展这方面的研究具有重要的实用价值。本文基于力觉临场感的工作原理，设计并实现了一个具有力反馈的单自由度主从式操作机械手实验系统，实验结果表明该系统初步实现了力觉临场感的设计思想。     

力反馈操作手电液伺服系统设计

操作手是临场感技术或虚拟现实技术中的人机交互界面,也是主从操作机器人系统的关键设备之一.该文针对设计的主体由一个6-DOF Stewart平台、电液伺服控制系统及控制与检测系统等组成的操作手的电液伺服系统进行研究,并对液压缸运动差异以及伺服阀中位的不吻合进行干扰补偿,实际应用中取得良好的效果.     

一种新的力觉临场感遥操作机器人系统的控制方法

在分析已有控制方法的基础上，提出了一种新型的控制方法，其主要特点是从手由主从手之间的力偏差信号控制，主手由二者的力偏差和位置偏差控制；建立了系统的动力学模型，并根据二端口网络理论，从理论上研究了新方法在理想透明性能情况下应满足的关系，结果对于力觉临场感遥操作机器人控制器的设计应用具有一定参考价值。     

遥操作机器人位置反馈型H_∞双向伺服控制系统研究

针对目前遥操作机器人双向伺服控制策略中存在的主、从手间位置跟随性差,以及抓取刚性物体时主手所受反馈力冲击过大等问题,提出了一种位置反馈型H∞双向伺服控制算法.同时,采用状态观测器消除操纵杆液压系统动态特性差异及系统的阻尼、摩擦力、惯性阻力等干扰因素.搭建二自由度同构型主从遥操作系统试验台,并进行了现场试验.结果表明,所提出的位置反馈型H∞双向伺服控制策略能有效地改善高刚性操纵杆力觉临场感和主从位置跟随特性,并能很好地解决反馈力瞬间冲击问题,为力觉临场感遥操作机器人走向实用化提供了宝贵经验和关键技术.     

排爆机器人主从手力觉临场感仿真研究

针对排爆机器人手臂抓取爆炸物无力反馈操作人员临场感差,易发生误操作触发爆炸物等问题,设计一种排爆机器人主从机械手系统。该系统由两组相同结构的机械手臂组成,每个机械手上安装力传感器分别检测人员与爆炸物对主从手产生的作用力。对主从手机构建立动力学模型与控制模型,根据所建立的模型利用二种不同质量的爆炸物进行抓取以验证其机构动态性能。仿真结果表明：机械手抓取小质量爆炸物时主从手之间力跟随与延时特性都有较好映射;在抓取大质量爆炸物时从手力的映射出现振荡并产生延时。     

凸轮控制驱动式四足机器人控制系统设计

采用主从式控制模式,研究了凸轮控制驱动式四足机器人的控制系统.简要介绍了四足机器人的机械系统,包括行走系统和转弯系统,分析了凸轮控制驱动的参数原理.在此基础上,采用主从式控制方式,设计了四足机器人的控制系统.分别从控制函数原理、硬件结构和软件结构三方面,重点讨论了以8051单片机为控制器的行走机构和转向机构的控制系统设计.     

机器人控制系统分析研究

机器人的动力学控制是机器人技术的重要内容,电机控制是其中的中心环节,目前已经产生多种控制方式.为此,该文对机器人的控制系统、机器人的控制方式以及机器人控制的主要控制变量进行了论述,结合电机驱动PID控制提出了主从式机器人的控制策略,给出了控制策略的解算过程.     

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.