基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究

机器人遥操作是实现空间、医疗及深海等领域作业的重要手段,基于虚拟现实的机器人遥操作是克服时延的有效方法,具有透明性强、稳定性高的优点,成为当前机器人遥操作的主要方式。首先分析了基于虚拟现实的机器人遥操作系统的关键组成部分,并对其关键模块的具体作用进行了介绍;其次,归纳分析了各类虚拟现实环境建模方法,主要从几何建模和动力学建模方面展开,阐述了每种方法的应用领域、主要特点;此外,进一步分析了遥操作虚拟夹具设计的构建方法及适用领域。最后对当前存在的难点进行总结,指出今后研究的思路。

基于环境建模与修正的视觉/力觉辅助遥操作系统

为增强空间遥操作系统的力交互性,提出了一种基于视觉/力觉辅助的空间遥操作系统。结合虚拟现实技术,借助力觉反馈设备搭建了基于虚拟3D视觉反馈和虚拟力觉反馈的空间遥操作实验平台。使用KINECT相机采集3D点云数据,采用滑动最小二乘法(SLSM)在线识别未知环境中的模型参数并更新本地虚拟环境。通过虚拟预测环境产生实时的视觉、力觉反馈。基于人工势场的共享控制方法,产生引力或斥力信号来增强操作者控制远端机器人的避障及接近操作目标的能力。该方法在7自由度Schunk机械臂上得到了实现,实验表明此方法能够克服2 s时延影响并显著提高操作效率。

力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价

力觉临场感遥操作机器人系统是一种典型的人-机-环交互系统,临场感是遥操作的核心.如何评价力觉临场感遥操作机器人系统的操作性能即临场感程度,目前大多采用基于人机工效学的主观评价分析方法.通过建立力觉临场感遥操作机器人系统的二端口网络模型,对操作者在遥操作过程的感知和控制行为进行了分析,给出了虚拟阻抗的定义,以此为基础提出了可定量评价系统操作性能即力觉临场感程度的阻抗比较法.利用阻抗比较方法对现有的4种不同反馈控制结构遥操作机器人的操作性能作了分析与评价.

混联式三自由度手控器的位置标定方法

在使用一种混联式三自由度手控器的过程中发现其位置跟踪存在一定的误差,这种误差主要来自于一些重要部件的加工和装配误差。对此提出了一种针对这种结构的手控器位置跟踪精度的标定方法,通过分别对手控器三个自由度进行重新测量标定,计算出导致误差的零件的实际尺寸,修改手控器末端位置坐标的计算公式中的参数,提高了这种混联式结构手控器的末端位置跟踪精度。

美军国防信息基础设施体系建设发展与启示

网络信息体系建设是我军实现联合作战和全域作战的重要支撑。首先,分析了美军国防信息基础设施体系建设的发展历程和未来发展方向;然后,梳理了体系架构的演进思路,并阐述了数据、云、网络安全、人工智能和通信等关键领域的发展情况;最后,总结了相关方法思路和经验教训并给出了启示,为我军推进网信体系建设提供参考。

多模态力触觉交互技术及应用

力触觉人机交互技术是虚拟现实中人机交互的重要组成部分,它通过模拟人类对真实物体的力触觉感知过程,将虚拟环境的力触觉信息真实地反馈给人,极大地提高了虚拟环境的交互性和临场感程度.本文从虚拟对象和力触觉表达方式的差异出发,综述了力触觉建模技术和力触觉再现设备的研究现状,并分析了各种模态的力触觉交互技术的特性,提出了基于云端的力触觉人机交互信息感知系统框架、研究进展及应用,最后对多模态力触觉交互技术的发展趋势进行了展望.

面向作战系统集成的数据转换方法

为解决军事系统之间的数据异构问题,以及克服本地消息标准与全局接口标准在异构武器系统集成方面的缺陷,提出了一种基于字段转换图(FTG)的数据转换方法。该方法通过字段转换算子和字段转换关系映射,在发现源消息到目标消息的合法路径基础上构建了字段转换子图,并使用拓扑排序完成不同消息格式之间的数据转换。性能分析表明,该方法具有兼容性,并能够提高武器系统集成的灵活性和扩展性,可为实时作战系统集成和数据互操作提供支撑。