目前,在遙操作機(jī)器人的作業(yè)過程中,主端操作者大都依賴從端視覺反饋信息進(jìn)行遠(yuǎn)程作業(yè),雖然在較復(fù)雜的非重復(fù)性操作中操作者能夠通過視覺信息大致判斷作業(yè)情況,但是常常難以精確感知從端末端與作業(yè)對(duì)象之間接觸或碰撞時(shí)的相對(duì)位置,更無法精確感受從端作業(yè)機(jī)械臂末端與目標(biāo)物在作業(yè)過程中產(chǎn)生的力覺。從端機(jī)器人在作業(yè)過程過度的依賴于視覺和其它輔助感知器件,并對(duì)主端操作人員有著嚴(yán)格的操作技術(shù)要求,以致作業(yè)效率低下。針對(duì)上述問題,本文對(duì)遙操作機(jī)器人從端力覺的再現(xiàn)展開研究。首先,采用非線性變阻尼參數(shù)與位形約束的方式,并根據(jù)作業(yè)對(duì)象的材質(zhì)參數(shù),設(shè)計(jì)了多狀態(tài)目標(biāo)模型。在無力覺傳感器的情況下建立從端與作業(yè)對(duì)象的力覺產(chǎn)生系統(tǒng),研究從端與目標(biāo)物在接觸碰撞過程中的力覺關(guān)系。其次,構(gòu)建穩(wěn)定的雙邊控制系統(tǒng),使得從端機(jī)械臂在作業(yè)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的力覺能在操作主端再現(xiàn),操作者通過主端交互設(shè)備能夠感受到力覺,實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)從端的力覺感知。再者,考慮到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用及系統(tǒng)的特點(diǎn),分別設(shè)計(jì)了主從同構(gòu)和主從異構(gòu)的力覺再現(xiàn)系統(tǒng)。在主從同構(gòu)系統(tǒng)中提出了阻抗/模糊PD雙邊控制系統(tǒng);在主從異構(gòu)系統(tǒng)中,提出了任務(wù)調(diào)度的控制方案,利用操作空間實(shí)現(xiàn)從端力覺再現(xiàn)。盡... 

【文章頁(yè)數(shù)】：124 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 遙操作機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 力覺再現(xiàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵點(diǎn)
        1.3.1 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文研究關(guān)鍵點(diǎn)
    1.4 文章結(jié)構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
2 遙操作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模
    2.1 操作主端Phantom Omni的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析
        2.1.1 Phantom Omni機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.1.2 Phantom Omni機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.1.3 Phantom Omni機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)分析
    2.2 從端Kinova機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析
        2.2.1 Kinova機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.2 Kinova機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.3 Kinova機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)分析
    2.3 遙操作機(jī)器人的工作空間求取
        2.3.1 Phantom Omni機(jī)械臂的工作空間求取
        2.3.2 Kinova機(jī)械臂的工作空間求取
    2.4 本章小結(jié)
3 遙操作機(jī)器人的主從空間映射與坐標(biāo)變換
    3.1 虛擬力覺系統(tǒng)構(gòu)建
        3.1.1 主從虛擬空間幾何映射
        3.1.2 目標(biāo)物描述與目標(biāo)物構(gòu)建
        3.1.3 位形約束與坐標(biāo)變換
    3.2 同構(gòu)型主從空間映射
        3.2.1 主從關(guān)節(jié)空間映射
        3.2.2 主從操作空間映射
        3.2.3 主從空間的比例匹配
    3.3 異構(gòu)型系統(tǒng)的主從空間映射與坐標(biāo)變換
        3.3.1 工作空間限定與坐標(biāo)變換
        3.3.2 異構(gòu)型系統(tǒng)的主從空間匹配
        3.3.3 主從空間的縮放匹配
    3.4 本章小結(jié)
4 主從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與力覺再現(xiàn)控制
    4.1 虛擬系統(tǒng)中的接觸碰撞力覺的感知與再現(xiàn)
        4.1.1 虛擬系統(tǒng)中的碰撞力覺響應(yīng)
        4.1.2 虛擬力覺檢測(cè)
        4.1.3 交互中的虛擬力覺再現(xiàn)與控制
    4.2 主從同構(gòu)型系統(tǒng)的雙邊控制與力覺反饋
        4.2.1 控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 主端阻抗控制器設(shè)計(jì)
        4.2.3 從端模糊PD自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)
    4.3 主從異構(gòu)型系統(tǒng)的雙邊控制與力覺再現(xiàn)
        4.3.1 異構(gòu)型雙邊控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.3.2 基于任務(wù)調(diào)度的從端控制器設(shè)計(jì)
        4.3.3 異構(gòu)系統(tǒng)中的主端力覺再現(xiàn)控制
    4.4 系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度與決策
    4.5 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    5.1 虛擬系統(tǒng)中的力覺交互與感知
        5.1.1 虛擬環(huán)境開發(fā)與目標(biāo)物體創(chuàng)建
        5.1.2 剛性目標(biāo)物體的力覺交互控制
        5.1.3 柔性物體力覺交互控制
    5.2 同構(gòu)系統(tǒng)的雙邊控制與力覺再現(xiàn)
        5.2.1 主從端末端位置與關(guān)節(jié)角跟蹤控制
        5.2.2 從端力覺傳感器的標(biāo)定處理
        5.2.3 從端接觸力再現(xiàn)控制
        5.2.4 同構(gòu)系統(tǒng)主端力覺感知有效度
    5.3 異構(gòu)系統(tǒng)的雙邊控制與力覺再現(xiàn)
        5.3.1 系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度與控制
        5.3.2 主從末端位置跟蹤控制
        5.3.3 從端的接觸力覺再現(xiàn)控制
    5.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能的綜合分析
        5.4.1 虛擬系統(tǒng)性能分析
        5.4.2 實(shí)體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
    A 發(fā)表學(xué)術(shù)論文
    B 參研項(xiàng)目與主持基金
    C 獲獎(jiǎng)情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]力覺臨場(chǎng)感遙操作系統(tǒng)控制方法研究[D]. 秦永明.北京理工大學(xué) 2016
[2]基于多線程的并行分支定界算法框架及其應(yīng)用[D]. 李景陽(yáng).東北大學(xué) 2014
[3]基于虛擬現(xiàn)實(shí)主從遙操作機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 胡景良.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[4]具有力覺反饋的遙操作機(jī)器人研究[D]. 于濤.吉林大學(xué) 2005
[5]大時(shí)延遙操作的三維預(yù)測(cè)顯示及力反饋控制研究[D]. 雷振伍.吉林大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3693271