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：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：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：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。

摘要：软组织作业环境作为面向微创手术的遥操作机器人系统的一个显著特点,其动力学精确建模具有非常重要的意义.本文研制了一套遥操作机器人实验系统,在动物软组织插针实验的基础上提出了一种交互过程中的非线性软组织力反馈触觉模型,设计了该模型动力学参数辨识的实验研究方法,并通过最小二乘法辨识模型参数.结果表明:本文建立的非线性软组织动力学模型比较准确,能够反映插针过程中力的变化过程,可以应用于虚拟手术仿真和控制策略的研究.

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：针对微创手术中由呼吸运动和心跳产生的周期性扰动和软组织环境特点,设计了一种新颖的广义预测控制方案.使用MATLAB中的SIMULINK仿真工具建立仿真框图,将广义预测控制算法编写成S函数作为系统中的预测控制器,并加入方波信号模拟周期性的扰动.分别进行遥操作机器人主从手开环位置跟踪仿真实验和遥操作机器人主从手闭环位置-力跟踪仿真实验.仿真实验结果表明,系统在该控制方案下能够有效地减小扰动影响,使从手很好地跟踪主手运动,并将所受的力反馈至主手.在主从手遥操作机器人系统中采用广义预测控制方案可有效抑制微创手术中由呼吸运动和心跳产生的周期性扰动影响.

摘要：遥操作机器人系统由于系统模型的不确定性以及长距离通讯造成的时延,使系统稳定性能变差、透明度下降。本文利用时间前向观测器来推算从机械手的状态,通过对位置、速度和力的反馈参数的设计消除时延对系统的影响。通过仿真验证了所设计的控制器,既可以使系统渐近稳定,又使系统具有良好的透明性。

摘要：针对遥操作机器人系统在空间与医疗手术应用时出现的从机械臂柔性问题,提出了带有柔性关节从机械臂的遥操作机器人系统的二端口网络模型,并进行了理想性能分析.在此基础上设计了一种新型的滑模变结构控制方案,在该方案中主机械手采用阻抗控制而柔性关节从机械手采用滑模变结构控制策略.实例仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性从机械臂的弹性振动,系统能较好地实现位置跟踪.