基于力反馈摇杆的移动机器人遥操作系统的研究

移动机器人遥操作系统稳定性分析的开题报告一、研究背景移动机器人在工业、服务等领域的应用越来越广泛，其遥操作系统在机器人控制中扮演着重要的角色。

随着机器人应用场景的不断扩展，遥操作系统的稳定性越来越受到重视。

稳定性的提高对于保障机器人任务的顺利完成具有重要意义。

二、研究问题本文主要研究移动机器人遥操作系统的稳定性问题，重点分析以下两个问题：1. 遥操作系统的稳定性对机器人控制的影响。

2. 影响遥操作系统稳定性的因素和解决方案。

三、研究内容本文的研究内容主要包括：1. 遥操作系统的概念以及在机器人控制中的作用。

2. 分析遥操作系统稳定性对机器人控制的影响，包括遥操作延迟、信号丢失等问题。

3. 探究影响遥操作系统稳定性的因素，包括网络带宽、数据传输速度、信号强度等。

4. 基于分析结果，提出提高遥操作系统稳定性的解决方案并进行实验验证。

四、研究意义通过本文的研究，可以更深入地了解移动机器人遥操作系统的稳定性问题，为机器人控制提供更好的支持和保障。

同时，本文研究结果有望为相关行业和企业提供参考，促进机器人应用领域的发展。

五、研究方法本文采用实验研究和文献调研相结合的研究方法。

通过实验验证和数据分析，探究影响遥操作系统稳定性的因素，并提出相关解决方案。

同时，对于已有的文献资料进行梳理和分析，为研究结果提供更加充分的支持。

六、预期结果本文预期通过对移动机器人遥操作系统稳定性的分析和实验研究，可以得到以下预期结果：1. 分析遥操作系统稳定性对机器人控制的影响，探究机器人控制中的遥操作延迟和信号丢失等问题。

2. 探究影响遥操作系统稳定性的因素，包括网络带宽、数据传输速度、信号强度等。

3. 提出提高遥操作系统稳定性的解决方案，并进行实验验证。

4. 通过实验验证，评估提高遥操作系统稳定性的解决方案的有效性。

七、研究进度安排本文的研究进度安排如下：第一阶段（1-2周）：文献调研和知识储备，分析遥操作系统的概念以及在机器人控制中的作用。

移动操作机器人及其共享控制力反馈遥操作研究博士学位论文移动操作机器人及其共享控制的力反馈遥操作研究RESEARCH ON MOBILE MANIPULATOR AND ITSFORCE FEEDBACK TELEOPERATION BASED ONSHARED CONTROL MODE于振中哈尔滨工业大学2010年 11月国内图书分类号:TP242.2学校代码:10213国际图书分类号:681.5 密级:公开工学博士学位论文移动操作机器人及其共享控制的力反馈遥操作研究博士研究生 :于振中导师 :蔡鹤皋院士副导师 :赵杰教授申请学位 :工学博士学科 :机械电子工程所在单位 :机电工程学院答辩日期 : 2010 年 11 月授予学位单位 :哈尔滨工业大学Classified Index: TP242.2U.D.C: 681.5Dissertation for the Doctoral Degree in EngineeringRESEARCH ON MOBILE MANIPULATOR AND ITSFORCE FEEDBACK TELEOPERATION BASED ONSHARED CONTROL MODEYu ZhenzhongCandidate:Supervisor: Academician Cai HegaoVice-Supervisor: Prof. Zhao Jie Academic Degree Applied for: Doctor of EngineeringSpeciality: Mechantronics EngineeringUnit: School of Mechatronics EngineeringDate of Defense: Nov, 2010University: Harbin Institute of Technology摘要摘要移动操作机器人相比于固定操作机器人具有更大的操作空间和更强的操作灵活性,成为机器人领域研究的热点方向之一。

人工智能在机器人遥操作控制中的应用研究在机器人遥操作控制中的应用研究摘要：（AI）技术的快速发展已经在许多领域展现了巨大的潜力。

在机器人领域中，遥操作控制是一个重要的研究主题。

本文旨在研究在机器人遥操作控制中的应用，通过构建一种模型来实现遥操作控制的自动化，提高机器人操作的效率和精确度。

本研究采用深度学习技术构建了一个卷积神经网络（CNN）模型，并通过实验验证了该模型的有效性。

研究结果表明，该模型能够准确地分析和识别操作者的手部动作，并将其转化为机器人的指令，实现高效的遥操作控制。

在机器人遥操作控制中具有巨大的应用潜力。

关键词：，机器人，遥操作控制，深度学习，卷积神经网络1. 引言随着科学技术的不断进步和技术的迅猛发展，机器人在工业、医疗和军事等领域中得到了广泛应用。

在许多应用场景中，机器人的遥操作控制是一项关键技术，它可以实现远程操作并完成一些危险或复杂的任务。

然而，传统的遥操作控制方式通常需要操作者具备高超的技能和专业知识，且操作效率和精确度受到限制。

为了解决这些问题，近年来，技术被引入到机器人的遥操作控制中，以实现自动化操作和提高操作的效率和精度。

2. 研究方法本研究采用深度学习技术构建了一个卷积神经网络（CNN）模型，用于分析和识别操作者的手部动作。

模型的输入是操作者手部的图像数据，输出是机器人的控制指令。

具体的研究方法如下：2.1 数据收集我们收集了大量的手部动作数据。

为了保证数据的多样性，我们邀请了不同的操作者参与实验，并在不同的场景下进行数据采集。

数据包括手部的RGB图像和关节角度的信息，以及对应的机器人的控制指令。

2.2 模型构建接下来，我们使用收集到的数据训练了一个卷积神经网络模型。

模型包括多个卷积层和全连接层，用于特征提取和分类。

我们采用了交叉熵作为损失函数，并使用反向传播算法训练模型。

2.3 模型评估为了评估模型的性能，我们使用了测试数据集进行了实验。

我们将模型的识别结果与真实的控制指令进行比较，并计算准确率和召回率等指标来评估模型的效果。

基于系统性能指标的遥操作机器人双边控制策略研究的开题报告一、选题背景遥操作机器人是一种能够在危险和复杂工作环境中执行各种任务的重要工具。

该技术在探索太空、深海、核电站、救援等方面具有广泛的应用。

但是，在遥操作机器人协同控制方面的研究还存在一些不足，如何实现遥操作机器人的双边控制策略是目前需要解决的问题。

二、研究目的本文旨在实现遥操作机器人的双边控制策略，基于系统性能指标对控制策略进行研究，并对其进行实验验证，以实现对遥操作机器人的有效控制。

三、研究内容及方法研究内容主要包括：1. 遥操作机器人的双边控制策略2. 系统性能指标的选择及优化方法3. 遥操作机器人控制系统的建模与仿真4. 验证系统的性能和控制策略的有效性研究方法主要包括：1. 文献综述和理论分析2. 建模和仿真3. 优化算法设计4. 实验验证四、研究意义本研究的意义在于：1. 提高遥操作机器人的操作效率和安全性2. 拓展遥操作机器人在各个领域的应用3. 为遥操作机器人的控制策略提供新的思路和方法五、研究计划该研究预计在三年内完成，具体计划如下：第一年：文献综述和理论分析、系统建模第二年：优化算法设计、控制策略研究和仿真第三年：实验验证、数据分析和结果总结及论文撰写六、预期成果本研究预期的成果包括：1. 提出一种基于系统性能指标的遥操作机器人双边控制策略2. 实现系统的建模和仿真，并优化算法设计3. 验证所提出的控制策略在实际系统中的有效性4. 发表1-2篇论文并取得一定的研究成果七、可能面临的问题及解决方法在研究过程中，可能会面临以下问题：1. 实验过程中出现的干扰和噪声如何处理解决方法：利用信号处理技术来处理干扰和噪声2. 系统性能指标的选择和优化解决方法：对不同系统根据需求进行性能指标的选择和优化3. 系统建模和仿真的精度解决方法：继续提高系统建模和仿真的精度，并进行多次实验验证四、参考文献[1] 张卫东，陈泉水，薛燕，张伟，冯忠诚. 基于运动捕捉技术的遥操作机器人控制[J]. 机械工程学报, 2010, 46(13):67-73.[2] 张芙蓉，郑向东，李静，郑勇. 遥操作机器人灵敏度分析及仿真研究[J]. 计算机仿真, 2010, 27(6):158-161.[3] 陈奕，杨宏伟，王克林，邹昊宇，张飞. 一种基于随动控制的遥操作机器人控制策略[J]. Control and Decision, 2019, 34(7):1274-1280.[4] Zhang Y, Li Y. Dynamic coordination of dual-arm teleoperation with input delay[J]. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 2006, 22(5):1083-1095.。

机器人遥操作系统的设计与实现一、概述机器人遥操作系统是指通过计算机网络远程控制机器人运动并进行操作的系统。

本文将阐述机器人遥操作系统的设计与实现，包括硬件框架、软件平台以及网络通讯等方面。

二、硬件框架设计机器人遥操作系统的硬件框架是系统实现的基础，其设计应考虑到机器人的运动机构、传感器的布局以及数据传输。

一般而言，机器人遥操作系统的硬件框架需要包含以下几个部分：1. 机器人动力控制模块机器人控制模块是机器人运动的核心控制单元，包括电机、驱动电路、控制器等，负责控制机器人的运动、停止、转向等操作。

2. 机器人传感器模块机器人传感器模块是机器人的见、听、触感官，包括计量传感器、触摸传感器、影像传感器等，用于采集机器人周围环境的信息，为机器人提供能力支持。

3. 机器人数据传输模块机器人数据传输模块负责将机器人传感器模块采集到的信息传递给机器人控制中心，一般包括WiFi、蓝牙等传输手段，为机器人远程控制提供技术支持。

三、软件平台设计机器人遥操作系统的软件平台设计为机器人控制提供了支持。

软件平台缺乏稳定、高效的控制算法和控制程序，控制系统就无法得到有效控制，因此软件平台的设计十分重要。

机器人遥操作系统软件平台设计一般包括以下几个部分：1. 控制算法设计机器人遥控系统的控制算法设计是关键，它主要包括机器人运动规划、运动控制和定位等方面。

控制算法的设计必须充分考虑到机器人行走稳定性、精度，同时具有良好的响应速度和柔性控制特性。

2. 控制程序设计控制程序设计的核心是机器人操作界面，一般需考虑到交互性、实时性、安全性等方面。

此外，控制程序还应包括故障判断和系统保护等控制功能。

3. 控制参数优化机器人遥操作系统的控制参数需要根据不同的任务进行优化，通常通过模拟机器人运动模型和实际测试等方式确定每个参数的最优值。

四、网络通讯设计机器人遥操作系统的网络通讯设计是实现遥控的必要条件，网络通讯设计一般包括远程命令控制和视频传输等方面。

华中科技大学硕士学位论文Woo-Keum等人成功开发出了一套基于虚拟模型的力觉遥操作系统，成功的运动于ETS-Ⅶ，完成多项的实验研究[31]。

由于临场感技术在许多领域的重要性，我国863高技术计划中，智能机器人主题己将临场感技术及相关的虚拟现实列为关键技术进行研究。

近年来，我国逐渐开展了对虚拟现实临场感遥控作业系统的研究，而对虚拟现实力觉临场感遥操作系统的研究处于起步阶段。

其中，清华大学智能技术及系统国家重点实验室这几年来在视觉遥操作技术方面做了相关的研究工作，开发了一套“视觉临场感环境(VTE-Vision Telepresence Envirorvnent)”实验装置。

华中科技大学联合哈尔滨工业大学等几所高校也对遥操作系统进行了重点的研究，开发了一套基于虚拟现实的遥操作系统[46]。

1.3 本文主要工作本文主要研究基于力反馈的机械臂遥操作系统，着重对遥操作中力觉临场感的获取，力反馈的作用，基于力反馈的遥操作控制理论等方面进行了详细的分析，并且通过具体的实验来论证各个理论方法的可行性。

具体工作主要有以下几点：（1）构造了一个虚拟手的运动映射模型。

此模型能够将数据手套采集到的人手模型映射到虚拟场景中，再来引导灵巧手的运动，实现灵巧手的控制。

（2）结合课题实践，提出了基于实际材料的虚拟力外推技术。

将实验所得的力觉曲线融入到虚拟力的求解过程中，能有效的提高虚拟力的力觉临场感，在实际的项目中取得了很好的效果。

（3）实现了通过力觉传感器采集从端真实力觉信息，传递到主端操作者的力觉实现过程。

并分析了其中需要注意的两个技术难点，即机器人末端的简化运动学反解方法和灵巧手的力觉信息增强。

（4）虚拟现实是解决遥操作系统中时延问题的重要手段，但在建立虚拟模型过程中的模型误差问题会极大的破坏系统的有效性。

本文利用最佳接近速度理论，设计了一个具有模型纠错能力的基于虚拟的力反馈遥操作系统。

它能够对虚拟模型的误差进行一定的纠错，并对它的可行性和有效性进行了的分析。

机器人的遥操作技术研究一、引言机器人作为一种能够拟人化行为的智能机器人，目前已被广泛应用于许多领域，如工业生产、医疗保健等。

遥操作技术作为机器人技术中重要的内容，对机器人的控制、运作等方面起到关键作用。

本文主要研究机器人的遥操作技术，介绍机器人的遥控操作、传感器技术、控制算法等方面的研究进展。

二、机器人的遥控操作技术机器人的遥控操作技术作为机器人控制领域的重要分支，其目的是通过遥控器、计算机等设备实现对机器人的远程控制，使机器人能够在远程环境下完成人类所需的各种操作，如工业机器人的物料搬运、病房机器人的患者护理等。

机器人的遥控操作技术已经取得了很大的进步，在机器人的控制精度、运作速度等方面都有了很大的提高。

1. 遥控器技术遥控器技术是机器人遥操作技术中最常见的一种技术。

遥控器通过无线通信协议，将指令传输到机器人中，指导机器人完成各种操作。

目前市场上的遥控器种类很多，每种遥控器都有其独特的特点和优势。

如有些遥控器在传输距离上强于其他遥控器，有些遥控器具有更好的控制精度，而有些则具有更多的操作按键。

2. 计算机远程遥控技术计算机远程遥控技术是基于网络技术的一种遥控技术。

用户可以通过计算机软件来控制机器人在任意距离下工作，这种方法可以有效地扩展机器人的使用场景。

计算机远程遥控技术需要具有较高的实时性和灵敏度，以及快速的反应速度。

目前，通过云技术实现遥控操作已成为一种新的趋势。

用户可以通过云端互联网服务器、移动终端或计算机端进行机器人远程控制，降低了传输延迟，大幅提升了机器人的控制效率和操作便利性。

三、机器人的传感器技术机器人的传感器技术是指机器人通过传感器采集其所处环境信息，以定位自身位置、感知周围的场景等，从而对机器人进行控制和操作的技术。

机器人传感器技术发展迅速，已经广泛应用于机器人导航、环境控制、物体识别等方面。

1. 视觉传感器技术视觉传感器技术是一种基于计算机视觉的传感器技术，通过对图像进行处理，识别出图像中的特征物体。

计算机测量与控制．２０２１．２９（１２）　犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾　·９３　·收稿日期：２０２１０３３１；　修回日期：２０２１０５１１。

基金项目：国家自然科学基金项目（６１９０３１２６）；河南省科技厅重点研发与推广专项（２１２１０２２１０１９７，２１２１０２２１０１４５，２１２１０２２１０５０８）。

作者简介：张建军（１９８３），男，河南太康人，博士，讲师，硕士生导师，主要从事基于力觉感知的机械手遥操作方向的研究。

引用格式：张建军，米兆文，邵世龙，等．基于ＳＴＭ３２的力觉反馈装置及用于主从遥操作实现［Ｊ］．计算机测量与控制，２０２１，２９（１２）：９３９７．文章编号：１６７１４５９８（２０２１）１２００９３０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２１．１２．０１８ 中图分类号：ＴＰ２４２文献标识码：Ａ基于犛犜犕３２的力觉反馈装置及用于主从遥操作实现张建军，李沙沙，米兆文，邵世龙，常　贺，陈龙正，高毓媛（河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作　４５４０００）摘要：在遥操作系统中为了增强现实及实现本地力觉信号再现功能以提高精细化操作的目的，设计了用于人机交互功能的力反馈装置；该装置为单自由度结构，基于步进电机驱动；利用ＳＴＭ３２微控制器采集触觉力信号以及关节位移信号，通过设计基于力误差的控制律调整位置变量实现输出力信号与标准力信号的匹配；为了验证该力反馈装置进行了标准力信号再现实验；并且利用该力反馈装置作为主机械手与单自由度从机械手搭建遥操作装置，进行了力、位置双边跟踪实验验证，实现了主、从机械手力、位置协同一致的目的。

关键词：力反馈装置；ＰＩＤ控制；力、位跟踪；ＳＴＭ３２；遥操作犃犉狅狉犮犲犉犲犲犱犫犪犮犽犇犲狏犻犮犲犅犪狊犲犱狅狀犛犜犕３２犪狀犱犐狋狊犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀犻狀犕犪狊狋犲狉－狊犾犪狏犲犜犲犾犲狅狆犲狉犪狋犻狅狀ＺＨＡＮＧＪｉａｎｊｕｎ，ＬＩＳｈａｓｈａ，ＭＩＺｈａｏｗｅｎ，ＳＨＡＯＳｈｉｌｏｎｇ，ＣＨＡＮＧＨｅ，ＣＨＥＮＬｏｎｇｚｈｅｎｇ，ＧＡＯＹｕｙｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４０００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｕｇｍｅｎｔｒｅａｌｉｔｙａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｌｏｃａｌｆｏｒｃｅ－ａｗａｒｅｓｉｇｎａｌｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｅｃｉｓｅｏｐｅｒａ ｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｏｒｃｅｆｅｅｄｂａｃｋｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｈｕｍａｎ－ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓａｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅ．ＵｓｉｎｇｔｈｅＳＴＭ３２ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｃｏｌｌｅｃｔｈａｐｔｉｃｆｏｒｃｅｓｉｇｎａｌａｎｄｊｏｉｎｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆｏｒｃｅｓｉｇｎａｌｉｓｍａｔｃｈｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｃｅｓｉｇｎａｌｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌａｗａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｖａｒｉａｂｌｅｂａｓｅｄｏｎｆｏｒｃｅｅｒｒｏｒ．Ｔｈｅｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｗｉｔｈｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｆｏｒｃｅｆｅｅｄｂａｃｋｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｓｌａｖｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ．Ｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｂｉｌａｔｅｒａｌｔｒａｃｋｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｇｏａｌｏｆｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄｓｌａｖｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｆｏｒｃｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｏｒｃｅｆｅｅｄｂａｃｋｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｆｏｒｃｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇ；ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ＳＴＭ３２；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ０　引言基于力觉反馈的主从机械手遥操作双边控制系统摆脱了距离限制［１］，避免了操作者直接处于危险区域，融合了人的高级智能和机器人的可扩展性，实现了人机智能交互功能［２３］。

面向遥操作的力反馈人机交互技术研究随着人类探索领域的不断扩展,人类探索活动的危险性和复杂性日益增加。

出于对操作者的安全考虑,这些活动不仅需要引入遥操作机器人系统,并且对遥操作系统功能和性能的要求也越来越高。

在遥操作系统的本地端系统中,人机交互设备作为操作人员与虚拟环境的媒介,需要将人的操作意图传递给虚拟环境或远地环境中的机器人,并执行任务,同时也需要将虚拟环境或远地环境中机器人的反馈信息尽可能真实地反馈给操作人员。

因此,人机交互设备的性能直接影响操作人员的操作体验,能否真实地反馈信息及能否准确地传递操作人员的意图给机器人决定了遥操作系统的安全性、稳定性以及可靠性。

本文针对遥操作领域的应用需求,开展对力反馈人机交互技术的研究,针对不同需求,设计了有力反馈与无力反馈输出两种人机交互设备,包括结构设计、运动分析以及力触觉人机交互系统的控制方法、性能评价等研究。

首先针对一些具有较强视觉反馈信息的遥操作主从系统,本文研制了穿戴式的“数据手臂”交互系统。

该穿戴式交互系统能准确地跟踪操作人员手臂各个关节的运动,经过在线归一化处理以后,将运动信息发送给虚拟环境,生成控制指令,控制虚拟机械臂执行动作,但是没有力反馈信息传递给操作者,因此操作人员只能根据视觉反馈信息完成相对简单的任务。

由于现阶段虚拟视觉技术的局限性,导致无力反馈信息的控制系统的安全性、可靠性得不到保证,只能完成一些简单任务或者纯虚拟环境下的预演任务。

针对这一问题,本文设计了两种不同结构的力反馈手控器,包括其机械本体的设计,并分别对它们从几何学、静力学、动力学等方面进行建模分析,推导其位移测量的正解公式以及力反馈输出逆解公式,并设计了专用的位移标定平台,通过精密标定提高它们的位移跟踪精度,整体的位移跟踪误差比校准前缩小10倍左右。

由于上述两种力反馈手控器所采用的角度传感器以及力反馈输出源一致,均是光电编码器与空心杯直流电机,本文设计了针对这类力反馈手控器的驱动控制系统,特别是力反馈输出方面,提出了专门应用在力反馈输出时,直流电机的驱动电路以及控制方法,设计了标定直流电机扭矩常数的标定平台,用来提升手控器力反馈输出精度。

基于WingManForce操纵杆的移动机器人遥操作
基于WingMan Force操纵杆的移动机器人遥操作
熊光明;黄志敏;高峻峣;徐正飞
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2006(000)05Z
【摘要】构建了基于网络通信的遥操作系统，通过人机交互界面完成终端对移动机器人的遥控操作。

考虑到视频信息形式单一，在移动机器人遥操作系统中采用WingMan Strike Force．3D操纵杆为操作者提供与机器人周围环境相匹配的力信息以提高操作的可靠性。

利用Visual c＋＋6．0进行编程，采用DirectInput组件实现操纵杆与上位机之间的连接。

实验表明，带有力反馈的遥操作在移动机器人越障等实际作业中有效可行。

【总页数】4页(P.217-219,263)
【关键词】遥操作;无线通信;移动机器人;力反馈;DirectInput
【作者】熊光明;黄志敏;高峻峣;徐正飞
【作者单位】北京理工大学;天津军事交通学院
【正文语种】英文
【中图分类】TP24
【相关文献】
1.基于WingMan Force操纵杆的移动机器人遥操作[J], 熊光明; 黄志敏; 高峻峣; 徐正飞
2.一种基于鼠标遥操纵的移动机器人运动控制系统[J], 程福; 马英庆
3.基于力反馈摇杆的移动机器人遥操作系统的研究[J], 崔岩; 杨海伟; 崔泽
4.基于JAVA实现Web环境下移动机器人遥操作[C], 冯大滨; 曹作良。

基于神经网络的遥操作工程机器人力觉反馈技术提出基于神经网络模型的摇操作主从式工程机器人的力觉反馈技术原理。

首先根据机器人从动手机构的空载动力学特性，离线建立了空载神经网络模型，然后依此模型在线辨识空载驱动力以间接提取负载力。

该方法可提高力觉反馈的准确性和同步精度，实验结果验证了其有效性。

1 引言人们在人体难以靠近的场所如宇宙空间、海底、地下及原子反应堆等附近的高温、高压、强辐射等恶劣环境中作业时，有必要使用遥操作工程机器人系统完成作业任务。

为了提高机器人系统的作业效率，需要将远端作业现场的声音、图像、运动和力等信息反馈给操作者，使操作者在听觉、视觉、运动觉和力觉上具有临场现实感。

而在一些特殊场合，操作者对力觉反馈的质量要求更高。

为了完成精确的操作任务，操作者不但要求能感觉到远端作业现场的实际负载力，还要求其力觉能与负载存在同步。

实现上述要求的前提是必须首先准确提取负载力，目前一种方法是在机器人抓取机构的末端安装测力传感器直接检测负载力；另一种是检测相关参量间接求出负载力。

前者可使操作者获得真实的力觉，但测力装置易受现场环境影响，磨损问题突出。

后者虽易于实现，但现有的算法误差较大，操作者获得的力觉精度不高。

针对此问题，本文提出—了利用抓取机构的空载神经网络（NN）模型间接提取负载力的方法，在日本岐阜大学开发的遥操作工程机器人上进行了实验研究，验证了该方法可以有效提高力觉反馈的准确性和同步精度。

2 力觉反馈技术原理遥操作工程机器人可看作由主动手机构和从动手机构两部分构成，其作业任务是靠操作者操纵主动手机构遥控从动手机构完成的。

从动手机构分为直线型和转动型，受力分析如图1所示。

[align=center]图1 从动手机构受力[/align]以直线型为例，力平衡可写成如下形式：（1）式中：F为驱动力，F[SUB]i[/SUB]为惯性力，F[SUB]f[/SUB]为摩擦力，F[SUB]e[/SUB]为弹性力，F[SUB]g[/SUB]为重力引起的负载力，F[SUB]L[/SUB]为负载力。

空间机器人遥操作系统设计及研制随着人类对太空探索的不断深入，空间机器人在太空任务中的应用越来越广泛。

为了能够实现远程控制空间机器人完成各种任务，空间机器人遥操作系统应运而生。

本文将围绕空间机器人遥操作系统设计及研制过程展开讨论，并引入输入的关键词。

空间机器人遥操作系统是一种能够实现对空间机器人进行远程控制、监测和管理的系统。

它依托于先进的通信、导航、控制等技术，为空间机器人完成任务提供强大的支持。

近年来，随着国际空间竞赛的加剧以及太空探索任务的增多，空间机器人遥操作系统的发展越来越受到。

空间机器人遥操作系统的设计需要满足多种复杂的需求，包括高精度的定位、稳定快速的通信、安全可靠的指令传输等。

为了满足这些需求，空间机器人遥操作系统设计应遵循以下原则和方法：模块化设计：将整个系统划分为多个模块，每个模块独立完成特定的任务，从而提高系统的可维护性和扩展性。

分布式架构：采用多级控制系统，各级之间通过高速数据总线相连，实现信息的快速传递和指令的精准执行。

智能控制策略：引入人工智能和机器学习等技术，实现自主导航、任务规划、故障诊断等职能，提高系统的智能化水平。

空间机器人遥操作系统的研制涉及到多个学科领域，包括电子工程、计算机科学、自动化控制等。

在研制过程中，技术难点也比较多，例如：高精度导航：空间机器人需要精确的导航系统，以便在复杂的太空环境中实现精确定位和姿态控制。

无线通信技术：由于太空环境中的无线通信条件非常复杂，因此需要研究可靠的无线通信技术，保证指令和数据的传输速度和质量。

系统集成与调试：由于空间机器人遥操作系统涉及多个子系统，各子系统之间的协同与调试成为研制过程中的重要难点。

深入研究高精度导航技术，例如惯性测量单元（IMU）和全球定位系统（GPS）的组合导航方法。

创新无线通信技术，采用适应性更强、抗干扰能力更高的调制解调技术和信道编码技术。

加强子系统之间的协同设计，采用模块化、分布式架构，减少子系统之间的耦合度，提高系统的可维护性和扩展性。

力反馈数据手套与遥操作机器人系统研究一、本文概述随着科技的不断发展，人机交互技术在众多领域中的应用日益广泛。

力反馈数据手套与遥操作机器人系统作为人机交互技术的重要组成部分，对于提高操作精度、增强操作体验以及扩展人的操作能力等方面具有显著优势。

本文旨在深入研究力反馈数据手套与遥操作机器人系统的关键技术及其应用，以期为相关领域的技术进步和实践应用提供参考。

本文首先将对力反馈数据手套与遥操作机器人系统的基本原理进行介绍，包括力反馈数据手套的工作原理、遥操作机器人系统的基本架构以及两者之间的交互机制。

随后，文章将重点探讨力反馈数据手套与遥操作机器人系统的关键技术，包括力反馈技术、数据传输技术、机器人控制技术等方面，并分析这些技术在提高系统性能和用户体验方面的作用。

本文还将对力反馈数据手套与遥操作机器人系统的应用领域进行深入研究，涉及医疗、航空、军事等多个领域。

通过案例分析，文章将展示这些系统在实际应用中的优势和潜力，以及面临的挑战和解决方案。

本文将总结力反馈数据手套与遥操作机器人系统的研究现状和发展趋势，提出未来研究方向和建议。

通过本文的研究，我们期望为相关领域的技术人员和研究人员提供有益的参考，推动力反馈数据手套与遥操作机器人系统技术的进一步发展和应用。

二、力反馈数据手套技术研究力反馈数据手套作为人机交互的重要设备，在遥操作机器人系统中发挥着至关重要的作用。

它不仅能够捕捉操作者的手部运动信息，还能为操作者提供实时的力反馈，使操作者能够感知到远程环境的状态和操作结果。

因此，深入研究力反馈数据手套技术，对于提升遥操作机器人系统的性能具有重要意义。

力反馈数据手套的研究主要包括力反馈机制的设计、传感器技术、数据处理技术等方面。

力反馈机制的设计是力反馈数据手套的核心。

它决定了手套能否为操作者提供准确、实时的力反馈。

目前，常见的力反馈机制主要包括电机驱动、气压驱动和液压驱动等。

这些机制各有优缺点，需要根据具体的应用场景进行选择。

第33卷第3期机电2020年5月Development&Innovation of M achinery&E lectrical P roducts Vol.33,No.3 May.,2020文章编号.1002-6673(2020)03-015-04基于动力学辨识的机器人力反馈遥操作系统研究齐付普(承德应用技术职业学院(承德技师学院)，河北承德067000)摘要：针对水下、航空、手术及救援抢险等特殊环境下，需要人参与实现机器人的工作的情况，设计力反馈遥操作策略，以力反馈设备到机器人的映射位置为输入，实现机器人的阻抗控制，并使用机器人的动力学辨识系统，补偿机器人末端执行工具本身带来的重力影响及力作用点转换。

结合机器人控制器内的实时外部引导技术，使用力反馈设备及机器人系统搭建实验平台。

实验结果表明，本文提出的系统可实现2ms级别的机器人实时力反馈遥操作，在设定并根据负载辨识动力空间及速度限制范围内安全有效的实现学补偿消除负载重力带来的力反馈影响。

关键词：力反馈；机器人遥操作；实时引导；负载辨识中图分类号：TP87；TP24文献标识码：A doi:10.3969/j.issn.l002-6673.2020.03.006Force Feedback Teleoperation System of Manipulator:A Research Based on Dynamic IdentificationQI Fu-Pu(Chengde College of Applied Vocational Technology#Chengde067000,China)Abstract:For underwater,aviation,surgery and rescue emergency and other special circumstances,need people to participate in the work­ing condition of robot and design of feedback teleoperation strategy,with force feedback devices to the mapping of the robot position as in­put,the impedance of the robot control,and use the robot's dynamics identification system,compensation robot end tool itself and gravity force point bined with the real-time external guidance technology in the robot controller,the experiment platform was built by using the force feedback equipment and robot system.The experimental results show that the system proposed in this paper can realize the teleoperation of robot real-time force feedback at the level of2ms,and can safely and effectively realize the compensation to eliminate the influence of force feedback caused by load gravity within the dynamic space and speed limit range set and identified according to the load.Key words:force feedback；robot teleoperation；real-time guidance；load identification0引言在危险及不适于人类直接接触的作业环境内，往往使用机器人进行工作，遥操作系统可以将人的经验能力拓展到机器人上51,2］。