摘要：为了提高遥操作机器人虚拟环境几何学建模的精度,提出了一种基于视触融合的遥操作机器人虚拟环境几何学建模修正方法。首先基于视觉信息通过点云采集和预处理、粗细配准相结合的点云配准、表面重建、位姿测量实现了目标物的几何学建模;之后针对遥操作机器人的应用背景,设计了局部半自主和多指协同相结合的灵巧手控制方式,完成了目标物触觉点云的采集;最后采用视触融合的方法,使用KDtree将视觉点云和触觉点云进行融合,并利用视触融合点云对几何学模型进行修正。通过实验证明该方法对不同材质目标物的几何学建模的几何尺寸误差小于3.6 mm、定位误差小于6.8 mm、姿态角测量误差小于4.3°,且效果均优于基于视觉信息的几何学模型和基于触觉信息的几何学模型。该方法构建的几何学模型既包括了目标物的颜色信息,又提高了几何学模型的精度,且在模型细节处表现良好,有效结合了视觉和触觉两种模态信息的优点。

摘要：针对遥操作机器人在深海等未知环境中抓取软体物体或易碎物体的工作需求,提出了一种人机交互遥操作机器人的主从软体手位置跟踪方法。首先,介绍了主从软体手控制系统的构成与工作原理,该系统主要包括主端控制回路、通信链路和从端控制回路,用于控制软体手的抓取动作。然后,阐述了软体手指的建模过程与控制器设计,采用假设模态法进行建模,并在软体手指的位置跟踪控制中引入模型预测控制算法,以解决软体从手跟踪软体主手性能差的问题。最后,设计并研制了软体主手、软体从手及其控制系统,其中软体从手以硅胶为原料并嵌入固体材料来增大刚度,同时开展了软体从手跟踪软体主手抓握目标物体的实验。仿真结果表明,所设计的模型预测控制器能有效解决软体手指因模型失配而引起的控制精度下降问题;实验结果表明,所研制的软体从手能有效跟踪软体主手并实现目标物体的抓握,整个控制系统运行良好。研究结果为人机交互遥操作机器人软体手的跟踪控制应用提供了参考。

摘要：在电力系统中,为了更好、更方便地遥控操作机器人清理气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)腔体内的螺栓、螺母等异物,研发GIS维护机器人监控系统。采用Qt平台开发,结合FFMPEG和OpenCV采集RTMP网络视频流并进行图像处理,实现对腔体内异物的检测识别与精准定位;以SLAM点云进行环境感知,还原出机器人在腔体内的实际场景。测试结果表明,在无线环境下,该系统可高效实现与机器人的数据交互和有效地实时监控,较好地完成GIS腔体内遗留物的识别与清理。

摘要：针对已有的遥操作机器人主从时延测试方法因采样频率过低导致的时域离散输出信号测量精度不足的问题,设计并提出一种时域连续下遥操作机器人时延测试系统与方法。首先采用双通道示波器采集主从端设备的运动模拟量,并将其转化为电压-时间曲线;然后通过平均滤波算法抑制波形曲线的周期性干扰,进一步消除系统波动误差;最后分析曲线斜率突变点记录主从两端运动发生时间戳,计算时间戳差值得到遥操作机器人的主从控制时延。远程超声扫查机器人时延测试实验表明:相较于现有测试方法,所提测试系统和方法测试结果更接近理论时延,验证了所提方法的有效性和可靠性。

摘要：设计了一套遥操作机器人系统并提出一种相对位姿尺度变换的姿态映射算法和在线轨迹平滑方法,以解决遥操作系统存在主从端工作空间不匹配以及控制数据不稳定的问题。首先,结合光学追踪器和惯性传感器设计符合人类日常习惯的主端动作捕捉系统;从端采用三轴云台相机、UR5机械臂和机械手搭建了类人的机器人系统。其次,为解决遥操作系统存在的主从端异构、工作空间大小不匹配等问题,提出一种相对位姿尺度变换算法。最后,针对所设计的遥操作机器人系统和控制算法开展了主从跟随精度验证和遥操作抓放物体实验。实验结果表明,相对位姿尺度变换方法兼顾了遥操作任务中的效率和精度要求,在操作者动作姿态快速变化的运动过程中,所设计的遥操作系统仍能以较高精度跟随目标轨迹运动,且从端延时仅约为0.1 s,使得从端机器人可较好地实时复现主端操作者的动作。

摘要：在遥操作机器人系统中,从端机器人不仅需准确地跟随主端设备的运动,还需与外界环境保持合适接触力,以避免因接触力过大对机器人和环境造成破坏.由于遥操作机器人系统中主从端设备是分离的,要实现遥操作下柔顺接触是极具挑战的.为了提高遥操作机器人系统任务执行的安全性,本文结合运动映射提出一种主从遥操作下阻抗控制策略.首先,通过提出主从端运动映射策略,将主从端设备联系起来,并获得从端机器人运动的目标位姿.接着,为了实现机器人末端执行器与环境的柔顺接触,提出阻抗控制策略,建立机器人与外界环境之间的位置和接触力的动态响应关系.同时,引入虚拟排斥力,让从端机器人的双臂在可行的空间中运动,从而提高了机器人操作的柔顺性和安全性.设计了机器人拖拽和白板擦拭两个实验来验证方法有效性.实验结果表明,所提出方法可实现机器人在具有接触的任务中的柔顺操作,可提高操作的安全性.

摘要：针对搭载多个视像传感器的遥操作机器人系统,提出一套适用于遥操作系统网络应用层的视像传输带宽分配算法.根据遥操作机器人当前执行的任务计算得到各视像的传输权重,采用多目标优化方法,在总传输数据量不超过系统传输带宽的前提下,依据权重公平将传输带宽分配给各个视像传感器.该算法对于带宽受限的传输网络,通过修改视像采集分辨率与帧率达到控制传输带宽的目的,避免了因网络拥堵导致的传输丢帧现象,从而保障传输视像的实时性和完整性,使系统可以依赖于视觉图像质量完成遥操作任务.设计的算法已运用于实际变电站环境中的巡检机器人,为系统提供流畅完整的视频传输服务,验证了算法的实用性.

摘要：综述了遥操作机器人系统克服时延影响的关键技术及其最近的研究进展 ;指出基于虚拟现实技术的遥操作机器人系统是其今后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遥操作机器人系统 ,有效地解决系统通信时延问题 ,使其系统稳定 ,并具有良好的可操作性 。

摘要：介绍基于超声波测距技术的6自由度3－D输入设备的设计原理.采用检测渡越时间的方法,结合自动增益控制(AGC),自适应可变阈值技术和温度补偿技术,提高距离检测精度.经过空间解析几何运算,确定输入设备在空间坐标系中的位置和姿态.同时,检测按键的状态,确定所要实现的操作.可用于遥操作机器人系统中末端执行器的定位与定向、虚拟现实系统的3－D交互设备、头盔跟踪、视点导航和目标操纵等.

摘要：提出了基于虚拟现实技术的临场感遥操作机器人系统研究平台的新的设计策略 ,简述了其系统的设计框架 ,详细描述了其中重要的核心技术 .利用八叉树数据结构构筑虚拟仿真环境的运动学和动力学模型 ,采用Delphi +OpenGL + 3DSMAX对从机器人及其环境进行可视化仿真 .并采用摄像修正法修正虚拟几何模型定位偏差和建模误差 .所实现的研究平台软硬件设备成本低 ,主、从机器人 (机械手 )系统及系统中所有软件均由本课题组设计、研制 ,系统性能达到了研究所需要的水平 ,为虚拟现实临场感遥操作机器人系统的研究提供了不可缺少的实验床 .