机器人技术主题2003年重点课题研究进展之二--未来社会发展篇

危险、恶劣环境作业机器人(以下简称“危险作业机器人”)是特种机器人中的一大类。由于“危险作业机器人”能在有毒(污染)、易爆易燃等危险与恶劣环境中替代人完成复杂的作业、任务，极大地改善人的劳动条件、降低伤亡事故，因而在特种机器人中，发展最快、应用最广、也最容易为社会各界普遍接受、欢迎与重视。     

大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进行主从端速度、位置和力的跟踪仿真实验,结果表明该方法和已有的双边自适应方法相比既能保证系统稳定且透明性好,达到较好的控制效果。     

分层码率控制策略在机器人遥操作中的应用

为实现卫星自维护遥操作系统中稳定可靠的视频反馈目标,提出一种基于分层码率控制的视频传输策略.利用实时探测到的带宽选择不同码率的视频流分层,使得视频传输对于不同的网络带宽具有自适应性.试验结果表明,该策略能够在波动带宽下给予遥操作者稳定流畅的视频反馈,有效地提高了遥操作系统的视觉临场感性能.     

一种环境侦察机器人的控制器

为方便控制环境侦察机器人现场作业,设计了一种环境侦察机器人的操纵装置.分析了环境侦察机器人及其控制装置的研究现状,在介绍了多种移动机器人的操作方式的基础上,根据环境侦察机器人工作性质的特殊性,提出了一种适合于环境侦察机器人的操纵装置的设计,并给出了操纵方法.     

机器人一体机远程监控平台的音视频传输研究与设计

文章分析了一个典型的机器人一体机（RIM）远程控制方案,研究了该方案中的用于解决海量数据传输问题的监控平台。在数据传输过程中,音视频数据的传输效率是个亟待解决的问题。文章也对该控制方案中的结构进行了深入研究与分析,详细叙述了广域网音视频传输系统的需求,设计并实现了广域网中不同局域网之间的音视频信息的传输,为移动机器人的遥操作提供支持,介绍了系统所用到的关键技术并对系统进行了测试与分析。该方案简单明了,实现方便,通过了相关测试。     

Human control model in teleoperation rendezvous

This paper proposes a human control model in teleoperation rendezvous on the basis of human information processing （perception, judgment, inference, decision and response）. A predictive display model is introduced to provide the human operator with predictive information of relative motion. By use of this information, the longitudinal and lateral control models for the operator are presented based on phase plane control method and fuzzy control method, and human handling qualities are analyzed. The integration of these two models represents the human control model. Such a model can be used to simulate the control process of the human operator, which teleoperates the rendezvous with the aid of predictive display. Experiments with human in the loop are carried out based on the semi-Physical simulation system to verify this human control model. The results show that this human control model can emulate human operators＇ performance effectively, and provides an excellent way for the analysis, evaluation and design of the teleoperation rendezvous system.     

基于多连接的Internet遥操作中变时延控制问题研究*

针对Internet遥操作中的变时延问题,介绍现有的解决方法,并在分析目前普遍采用的单TCP连接控制方式局限性的基础上,提出基于多连接的时延控制方案。该方法避免了单连接控制方式产生的时延连锁累积问题,能在一定程度上减小平均时延和最大时延,并能保证其在一定范围内平稳波动。最后,通过控制单向变时延的实验,证明了该方法的有效性和可行性。     

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。     

基于Web的家庭安保机器人视频传输的研究与实现

针对家庭安保机器人视频传输问题,在综合比较了几种主流方法的基础上,提出了一种新的基于视频流的方案。对图像进行实时编解码,在保证较好的图像质量的基础上,实现了图像的实时同步,并具有良好的扩展性。实验验证了该方法的先进性与有效性。     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制

作为空间操控的重要手段, 空间遥操作将趋向于更精细和更灵活. 然而传统的空间遥操作控制方法难以兼 顾操作的精细性和灵活性. 针对这一问题, 本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法. 首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型, 设计了空间遥操作分数阶PID控制系统. 其次, 针对空间遥操作时滞 系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求, 基于系统的参数稳定域, 对分数阶PID控制器的参数进行整定. 最后, 数值仿 真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能. 因此, 本文设计的 分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统, 而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.