發(fā)布時(shí)間：2017-04-30 20:04

  本文關(guān)鍵詞：機(jī)器人手控器的觸覺(jué)共享控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于受控制、傳感及人工智能等發(fā)展水平的制約,實(shí)現(xiàn)在變化環(huán)境下的全自主機(jī)器人是短期內(nèi)難以達(dá)到的目標(biāo),因此主從遙操作機(jī)器人在極限工況下的作用愈來(lái)愈不可替代。手控器作為人機(jī)交互的接口,能夠方便的實(shí)現(xiàn)操作者和從端作業(yè)機(jī)器人的交互控制。但是現(xiàn)有的機(jī)器人雙向伺服控制策略主要研究人—機(jī)間的“透明”力感傳遞,反饋力產(chǎn)生的前提是機(jī)器人與作業(yè)環(huán)境接觸,與工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不可預(yù)知性這一先決條件相悖,在高速、重載、大時(shí)延等應(yīng)用場(chǎng)合中,機(jī)器人易于與環(huán)境產(chǎn)生沖擊,造成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。為了解決主從遙操作中的力覺(jué)交互和引導(dǎo)問(wèn)題,本文的基于觸覺(jué)共享控制的遙操作手控器研究,結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各種觸覺(jué)手控器的設(shè)計(jì)案例和基于力引導(dǎo)的機(jī)器人自主作業(yè)控制,構(gòu)建基于共享控制策略的手控器-機(jī)器人主從遙操作控制策略,通過(guò)融合操作者的人工智能決策和機(jī)器人的自主作業(yè)過(guò)程對(duì)從端作業(yè)機(jī)器人進(jìn)行控制,最終實(shí)現(xiàn)減輕操作者的操作負(fù)擔(dān),提升主從遙操作的作業(yè)效率,提高系統(tǒng)的安全性。針對(duì)手控器和主從遙操作共享控制策略,本文主要進(jìn)行的工作有:1.根據(jù)手控器-機(jī)器人主從遙操作共享控制功能要求,設(shè)計(jì)手控器機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng),確�？刹僮餍院蜔o(wú)奇異點(diǎn)。2.根據(jù)手控器期望運(yùn)動(dòng)特性分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性,確立手控器關(guān)鍵部件的尺寸和驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),通過(guò)仿真分析驗(yàn)證手控器的動(dòng)力學(xué)并評(píng)估所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性。3.采用導(dǎo)納控制策略控制手控器,結(jié)合從端機(jī)器人的視覺(jué)伺服位置控制,將其引入手控器的位置控制回路以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的力覺(jué)引導(dǎo)效果,構(gòu)建基于虛擬墻引導(dǎo)的被動(dòng)和主動(dòng)控制模型,預(yù)測(cè)手控器的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。4.構(gòu)建手控器-機(jī)器人系統(tǒng)的共享控制模型,分析遙操作系統(tǒng)工作的邏輯時(shí)序,針對(duì)手控器和機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)和末端位姿等運(yùn)動(dòng)參數(shù),采用卡爾曼位置預(yù)測(cè)控制算法,減少控制系統(tǒng)受到的擾動(dòng)和噪聲干擾,從而確保從端機(jī)器人在主端手控器控制下的穩(wěn)定性。5.搭建手控器-機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái),針對(duì)手控器的導(dǎo)納控制及手控器-機(jī)器人共享控制模型,編寫相應(yīng)的控制程序,對(duì)手控器的實(shí)際工作性能進(jìn)行評(píng)估,并驗(yàn)證所制定的共享控制策略的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：主從遙操作 手控器 共享控制 虛擬力引導(dǎo) 導(dǎo)納控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題來(lái)源11
• 1.2 本文的研究背景及意義11-13
• 1.3 手控器的研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 手控器的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 手控器的國(guó)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 手控器遙操作控制存在的問(wèn)題19-20
• 1.5 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容20-23
• 第2章 手控器觸覺(jué)共享控制系統(tǒng)的組成及工作原理23-31
• 2.1 主端子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及組成23-27
• 2.1.1 手控器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)24-25
• 2.1.2 力覺(jué)信息的交互處理25-26
• 2.1.3 運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)26-27
• 2.2 從端子系統(tǒng)概述27
• 2.3 主從遙操作的控制器設(shè)計(jì)概述27-29
• 2.3.1 控制周期28
• 2.3.2 控制模式28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 手控器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-39
• 3.1 六自由度手控器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-34
• 3.2 六自由度手控器的力覺(jué)交互設(shè)計(jì)34-35
• 3.3 六自由度手控器的電路結(jié)構(gòu)35-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 手控器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性分析39-51
• 4.1 手控器正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析39-42
• 4.2 手控器的逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析42-43
• 4.3 手控器控制的動(dòng)力學(xué)分析43-45
• 4.4 手控器的運(yùn)動(dòng)特性分析及驗(yàn)證45-49
• 4.4.1 手控器設(shè)計(jì)參數(shù)的確定45-47
• 4.4.2 手控器運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)驗(yàn)證47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第5章 手控器的運(yùn)動(dòng)控制策略51-69
• 5.1 從端的力引導(dǎo)控制策略51-54
• 5.2 基于導(dǎo)納模型的手控器控制策略54-57
• 5.3 主從遙操作下的虛擬墻引導(dǎo)模式57-60
• 5.4 基于力融合的共享控制策略60-67
• 5.4.1 主從遙操作系統(tǒng)的時(shí)間模型61-63
• 5.4.2 系統(tǒng)的卡爾曼濾波位置預(yù)測(cè)過(guò)程設(shè)計(jì)63-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 第6章 手控器控制系統(tǒng)仿真及實(shí)驗(yàn)69-79
• 6.1 手控器-機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)69-71
• 6.2 手控器的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)71-73
• 6.3 基于虛擬墻引導(dǎo)的主從遙操作實(shí)驗(yàn)及分析73-78
• 6.3.1 虛擬墻引導(dǎo)的被動(dòng)模式73-74
• 6.3.2 虛擬墻引導(dǎo)的主動(dòng)模式74-76
• 6.3.3 基于力融合的共享控制76-78
• 6.4 本章小結(jié)78-79
• 第7章 研究工作總結(jié)及展望79-81
• 7.1 研究工作總結(jié)79-80
• 7.2 繼續(xù)研究方向80-81
• 參考文獻(xiàn)81-89
• 致謝89

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  本文關(guān)鍵詞：機(jī)器人手控器的觸覺(jué)共享控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：337472