主从式远程操作机器人系统研究

【摘要】：临场感技术是80年代随着遥控作业的需要而提出的与交互技术密切相关的新概念。力觉临场感技术是临场感技术的主要形式之一,对遥控作业的完成有着重要的意义。本文针对国家863计划“远程操作机器人的智能控制技术及其手控器研究” 的研究课题,构建了基于计算机网络的具有力觉临场感的主从式远程操作机器人实验平台,实现了主从端控制软件的分析和设计,详细讨论了远程操作机器人系统工作时的各种操作模式,并在作业平台上完成了实验。 本文首先概述了临场感技术以及虚拟现实技术在临场感中的应用,并介绍了国内外的研究情况。然后对主从式远程操作机器人实验平台的硬件结构和软件设计做了总体的介绍。为了解决异构式机器人系统的控制问题,又对从机器人进行了运动学分析。接着本文对主从机器人系统间网络通信的协议选择和编程实现做了详细的介绍。虚拟现实技术可以解决时延对系统的影响,因此本文还介绍了从机器人及环境的几何学建模和运动学建模。最后,提出了主从式远程操作机器人系统工作时的各种操作模式,通过实验实现了从机器人对主机器人的位置跟踪和主机器人对从机器人的力跟踪,以及时延下抓取、搬运和放置等典型作业任务。