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《华中科技大学》 2005年
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基于增强现实的遥操作关键技术研究

熊友军  
【摘要】:由于现有的人工智能的局限性,在可以预见的相当长一段时间内还不能满足特定环境中的智能设备的安全有效的全自主作业,这使得智能设备的发展方向从早期的全自主方式向有人参与的方向发展,将人的智能同智能设备的自主性能有机的结合起来,形成了现在的遥操作系统。遥操作系统可以拓展人类的感知和操作能力,代替人类在危险、恶劣以及极限环境下的完成作业任务,因而在诸多领域具有广阔的应用前景,是当前的一个重要前沿课题和研究热点。 增强现实技术是一种高级的人机交互技术,具有实时注册、虚实结合、人机交互三个特点。本文针对遥操作系统的通讯时延,提出将增强现实技术引入到遥操作系统中提高系统的可操作性和安全性。围绕系统中的增强现实的遥操作环境的构建问题、友好人机交互技术问题、遥操作的预测控制技术及网络时延等展开了研究,主要研究内容如下: 针对遥操作中对未知远程环境的先验知识匮乏或非结构化环境建模困难,提出了一种基于视觉的增强现实跟踪注册方法,构建了增强现实的遥操作系统; 对影响注册精度的相机径向畸变进行了研究,提出了一种改进算法,提高了注册精度。研究了基于头盔显示器的立体视觉显示原理,为遥操作者提供具有临场感的视觉反馈。 为了改善遥操作的可操作性,研究了操作者——虚拟执行机构的多通道人机交互技术。提出了一种基于数据手套的手势输入技术,设计了手势输入的数据手套接口组件; 研究了基于位置跟踪技术的机械臂的控制技术,实现了基于鸟群电磁跟踪系统的虚拟执行机构的控制; 研究了虚拟手建模和人手到虚拟手的运动映射关系,提出了一种虚拟手的人机交互技术,并采用数据手套、FOB鸟群传感器、虚拟手技术等建立了操作者-虚拟执行机构的多通道的人机交互,提高了系统的可操作性。 对典型的网络遥操作系统的时延进行了分类,研究了各类时延产生的机理,建立了遥操作的网络时延模型,分析了时延对遥操作的视觉、力觉反馈、操作安全性和可操作性的影响。进行了大量网络时延测试实验并在此基础上对网络时延模型进行了修正,为遥操作的预测控制提供参考。 遥操作中的时延问题使得操作者不能获得实时的操作反馈,操作者基于时延的反馈信息遥操作,一方面易造成操作疲劳,另一方面对系统动态响应性差,易造成误操作。为了提高系统的安全性,提出了增强现实环境中的遥操作预测控制技术,
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP872

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 李一波;康绍鹏;乔志华;朱琼;;增强现实研究现状及其在遥操作中的应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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5 王建超;基于虚拟现实的机器人遥操作系统设计[D];河北工业大学;2007年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 李一波;康绍鹏;乔志华;朱琼;;增强现实研究现状及其在遥操作中的应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 胡凌燕;时延力反馈遥操作系统的跟踪性能及稳定性研究[D];南昌大学;2011年
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10 张冰怡;分数Alpha通信量模型的研究与应用[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹继超;机器人遥操作中关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐向峰;7DOF空间机器人遥操作控制算法研究[D];河南工业大学;2010年
3 郭晓君;微创手术机器人虚拟安全屏障在线建模与控制[D];河南工业大学;2010年
4 邱江艳;遥机器人人机交互系统及运动规划算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 李鑫;基于视频融合的遥机器人控制系统研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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9 王剑钢;基于增强现实的地理信息指引系统[D];西安电子科技大学;2011年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙敏,陈秀万,张飞舟,郑宏伟;增强现实地理信息系统[J];北京大学学报(自然科学版);2004年06期
2 张国亮;刘宏;蒋再男;王捷;;视觉辅助遥操作在卫星在轨自维护中的应用[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴东晖;智能移动机器人的视觉导航技术[D];浙江大学;2001年
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3 庞文尧;基于C/S模式的远程控制系统研究开发[D];浙江大学;2003年
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7 郑晓曦;基于DAG场景图的产品虚拟样机系统及其关键技术的研究[D];武汉理工大学;2004年
8 葛为民;虚拟现实技术在移动机器人遥操作系统中的应用研究[D];天津大学;2004年
9 廖守亿;复杂系统基于Agent的建模与仿真方法研究及应用[D];国防科学技术大学;2005年
10 邹小兵;移动机器人原型的控制系统设计与环境建模研究[D];中南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 羊劲松;网络环境下的机器人遥操作研究[D];南京理工大学;2004年
2 王瑞峰;地面移动机器人路径规划技术与监控指挥系统研究与实现[D];南京理工大学;2005年
3 王文涛;基于虚拟手的人机交互技术研究[D];华中科技大学;2005年
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5 王跃虎;基于虚拟现实的遥操作机器人研究[D];河北工业大学;2006年
6 戎辉;移动机械手的分层控制结构及其协调控制方法研究[D];河北工业大学;2006年
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9 徐一峰;地面移动机器人遥操作系统分析及相关技术研究[D];南京理工大学;2006年
10 杨彬;基于视觉临场感遥操作机器人系统的研究[D];吉林大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 雷艳敏;多机器人系统的动态路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王博;全景视觉智能移动机器人固有环境定位[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 隋岩;智能移动机器人路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘锋;基于蓝牙的履带车遥控技术研究[D];西北农林科技大学;2011年
4 王子健;基于虚拟现实技术的机器人遥操作系统设计[D];河北工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈克;蒋建国;彭太乐;;增强现实单向物理交互技术的研究与实现[J];淮北煤炭师范学院学报(自然科学版);2007年04期
2 霍明霞;齐文炎;;基于增强现实的机器人遥操作系统[J];福建电脑;2010年04期
3 姚远;逄秀香;刘涛;胡庆夕;;基于增强现实的骨缺损修复系统原型设计[J];计算机工程;2009年23期
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5 李利军;管涛;王乘;段利亚;;基于增强现实的虚拟城市规划关键技术研究[J];计算机工程与设计;2006年19期
6 陈一民;陈明;许永顺;柯少敏;姚争为;陆涛;胡俊;陆意骏;;基于增强现实与异型屏实时互动系统的研究[J];计算机应用研究;2009年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 万刚;李锋;曹雪峰;於建峰;李科;;战场环境仿真中视点控制技术的研究与实践[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 陈志鸿;荷兰邮票使用“增强现实”技术展现“托塔”情景[N];中国集邮报;2011年
4 戴国忠;人机交互进入第三代[N];中国计算机报;2009年
5 邹大斌;多点触控:进入人机交互新时代[N];计算机世界;2010年
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8 袁楚;人机交互进化论[N];电脑报;2010年
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1 熊友军;基于增强现实的遥操作关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
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6 张金玲;面向空间舱内机器人遥操作的增强现实仿真场景构建技术研究[D];北京邮电大学;2009年
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8 孙超;增强现实环境下基于手势的自然交互[D];浙江大学;2010年
9 徐迟;增强现实中的三维物体注册方法及其应用研究[D];华中科技大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 王剑钢;基于增强现实的地理信息指引系统[D];西安电子科技大学;2011年
5 项天远;可扩展的实时多投影增强现实平台[D];上海交通大学;2011年
6 高净业;增强现实人机交互系统的研究[D];杭州电子科技大学;2011年
7 王余涛;基于增强现实的协同式装配系统研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 于洋;增强现实机械装配环境中装配过程的研究[D];北京邮电大学;2010年
9 马玉可;一种微惯性跟踪器的设计及其在增强现实中的应用[D];电子科技大学;2010年
10 任超宏;面向增强现实头盔显示器开发与立体显示技术研究[D];广东工业大学;2011年
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