托卡馬克裝置是能產生大規(guī)模核聚變反應的超導核聚變反應堆，是受控核聚變研究走向實用的關鍵一步，也是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。由于受高溫、高真空和強輻射的環(huán)境影響，為保護人員的安全，托卡馬克裝置的維護必須采用機器人作業(yè)，但是要實現(xiàn)完全自主的機器人，以目前的技術還無法實現(xiàn)，因此研究有人參與的具備一定智能的人機交互系統(tǒng)具有重要的意義，可以幫助人類實現(xiàn)在高溫、高真空、強輻射等極限環(huán)境下的復雜操作。為了能夠實現(xiàn)對托卡馬克腔第一壁的高效檢測，需要為托卡馬克內窺機器人設計一套人機交互系統(tǒng)，確保在安全完成檢測任務的同時，減少人員的操作負擔，提高工作效率。本文圍繞托卡馬克內窺機械臂人機交互系統(tǒng)的設計問題，提出了一套從任務規(guī)劃到仿真，再到任務下發(fā)的完整系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計引入了三維仿真技術與視頻監(jiān)控，實現(xiàn)了對內窺機械臂的遠程監(jiān)控。同時，利用虛擬仿真平臺實現(xiàn)了任務預測仿真功能，可以在離線的模式下，實時仿真規(guī)劃的任務，以提前預知規(guī)劃結果，大大提高了系統(tǒng)的安全性，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。不僅如此，為了提高工作效率，針對不同的任務目標，提出了多種操控模式。這樣當需要時間上的優(yōu)化和精確運動時，人機交互系統(tǒng)工作在自動模式... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

JET的三維仿真[12]

Fig.1-5 remote maintenance equipment for ITER blankets也采用了基于虛擬現(xiàn)實技術的三維仿真，用以提高遠程操控的際交互性能。該三維仿真器主要有實時在線仿真、離線測試示教線直接控制虛擬仿真機械臂等功能，同時還提供碰撞檢測、異常計算等功能[21]。

上海交通大學碩士學位論文 第二章 人機交互系統(tǒng)設計21圖2-10 三維仿真顯示Fig.2-10 The interface of the simulation為了保證機械臂安全工作，實現(xiàn)了一種安全區(qū)域與分級預警機制，機械臂末端速度可根據(jù)最短距離自適應調節(jié)。2.3.5 安全管理模塊該模塊主要負責人機交互系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控檢測和應急處理，其中狀態(tài)監(jiān)控即包括系統(tǒng)的工作狀態(tài)如工作模式、通訊狀態(tài)、任務狀態(tài)、外部設備連接狀態(tài)，同時也包括內窺機械臂各關節(jié)角位置、速度及碰撞狀態(tài)監(jiān)控。開始讀取標志位碰撞？故障？在線停止發(fā)送指令停止仿真示警生成日志停止發(fā)送指令停止仿真故障診斷發(fā)送停車發(fā)送停車結束急停？停止發(fā)送指令停止仿真發(fā)送緊急停車YNYNNYYN圖2-11 安全管理程序流程圖Fig.2-11 Safet

【參考文獻】：
期刊論文
[1]核環(huán)境下的機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 楊秀清,駱敏舟,梅濤.  機器人技術與應用. 2008(01)
[2]我國超導托卡馬克的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛.  中國科學院院刊. 2007(05)
[3]核電站用機器人技術的發(fā)展[J]. 閻昌琪,李洪喜.  核動力工程. 1994(01)

碩士論文
[1]遙操作機器人系統(tǒng)的主—從雙向伺服控制方法研究[D]. 宋鴻亮.吉林大學 2007



本文編號：2985359