基于VR技术辅助机器人遥操作系统研究

虚拟现实技术是一个重要的科学技术领域,在遥操作机器人系统中采用虚拟现实技术提供反馈,不仅提高了操作过程中的临场感和交互性,而且降低了遥操作难度。通过对系统的总体结构设计与控制过程分析和Unity3D中虚拟环境的搭建、机器人运动学分析,完成系统之间通信和VR视觉反馈。

一种无监督护理机器人遥操作员训练与评估方法

针对遥操作护理机器人操作员培训难度大,训练效率低的问题,本研究提出了一种基于无监督轨迹分割的操作员培训方法.该方法无需专家参与,通过对比划分的子轨迹与标准任务流程轨迹的差异,为操作员提供更加直观和程序性的评估方案.为了实现这一目标,本研究构建了遥操作护理机器人系统,并对机器人轨迹从粒度上进行建模,为遥操作护理机器人操作员的培训提供可靠的反馈标准.同时提出了一个新型的TSC-CRP无监督聚类模型,该模型可以在无需人工标注的情况下对机器人轨迹进行无监督轨迹分割.实验证明,TSC-CRP的分割精度较其他无监督方法提高了32.2%~38.1%,并可以识别不同操作员的技能水平.因此,本文提出的方法可以有效的提高护理机器人操作员的训练效率,并对操作员的技能水平进行全面客观的评估.

基于多通道增强现实的机器人遥操作技术研究

在传统的预测仿真控制方法的基础上，提出了多通道增强现实遥操作控制策略，以克服通讯时延的影响。通过实际视频图像和预测仿真图形的叠加来消除模型的误差，同时基于TIN(Triangulated Irregular Network)表达的虚拟环境中物体模型，对虚拟环境中的虚拟接触力进行实时再现，提高操作者的临场感，辅助操作者完成精细的远程操作。实验结果验证了本文所提方法有效性和实用性。

基于TCP OVER UDP技术的机器人遥操作系统中视频传输的研究

针对机器人遥操作系统中采用传统网络传输协议传输实时数据的局限性,比较分析TCP和UDP协议的传输特点,提出了在UDP协议上传输TCP服务的TCPOVERUDP技术,详细阐述了TCPOVERUDP技术的实现细节,在应用层实现了TCPOVERUDP传输技术,并把TCPOVERUDP技术应用到机器人遥操作系统的视频传输中。实验结果表明TCP OVER UDP技术在降低视频数据传输丢包率和传输时延两个方面都具有良好的性能。

基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构

提出了一种多层次控制结构的基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构。系统在组成结构上分为 4个子系统 :机器人工作子系统、用户交互子系统、通讯子系统和安全保护子系统。在控制结构上分成 3层结构 :交互监控层、协调规划层及执行控制层。设计了一个由 5个模块和 2个数据库组成的人机交互结构 ,阐述了基于任务的操作者与机器人之间的人机共享控制结构 ,并研究了多层操作的安全机制 ,完成了时延情况下异地的操作者在Internet上协调控制两个机器人共同完成一项作业任务的集成系统。

基于Internet的机器人遥操作系统研究

为了实现人类在危险、难以到达的环境中作业,以机器人技术与Internet网络技术为 基础,开发出一种以Scara型四自由度教学机器人为被控单元、TCP/IP为传输/控制协议、Cli- ent/Server体系结构为网络控制平台的机器人遥操作系统,给出了该系统的硬件结构、软件流程.实 践表明,该系统不仅可以实现客户机与服务器之间的全双工连接,而且能可靠传输控制命令、控制 数据,控制KLD-400机器人完成抓取、搬运等具体作业任务.

基于网络的多机器人遥操作系统中的人机交互研究

针对基于网络的智能机器人遥操作系统中人机交互的主要难点和现有方法的不足,结合基于网络的多机器人遥操作系统的特点,应用多模式控制的方法丰富了操作者与机器人系统的交互途径,提高了操作效率.在此基础上,为解决网络时延给多机器人遥操作系统中的人机交互带来的问题,提出了一种带有时间标记的基于事件的方法,在保证系统稳定运行的同时提高了系统的效率和性能.实验证明了所提方法的有效性和优越性.

具有变时延的机器人遥操作监视系统的实现

主要分析了遥操作机器人监视系统的时延特性,介绍了在局域网内实现具有变时延的图像和力信息传输的方法,在局域网内构建了具有大时延的遥操作监视系统,为实现预见显示模式下的遥操作机器人提供了可靠的实验平台。

基于IP QoS技术的网络机器人遥操作研究

针对基于 Internet机器人遥操作中存在的问题 ,结合 Internet网络技术的最新发展 ,借助 IP Qo S技术的特点和优势 ,本文研究并设计了基于集成业务体系结构的网络机器人遥操作系统 .通过分析 IP Qo S技术和机器人遥操作技术相互结合的可行性与合理性 ,表明该系统能够克服目前在 Internet遥操作过程中存在的问题并可在未来支持 IP Qo S技术的 Internet中发挥作用 .本文提出了该系统的设计原型及实现方法 .

基于多用户协调机制的机器人遥操作仿真系统的实现

在研究机器人遥操作系统的基本原理及其相关技术的基础上 ,设计了一个基于多用户机制的机器人遥操作仿真系统 ,构造一个集研究和实验为一体的机器人遥操作平台 ,以拓宽机器人技术在科研和工程领域的应用前景 .

基于视觉反馈和预测仿真的Internet机器人遥操作

随着网络技术的发展,基于Internet的机器人遥操作因其广泛的应用前景而成为研究的热点,如何消除Internet引入的复杂时延对控制系统的影响是解决问题的关键。该文在分析Internet两点间时延规律的基础上,设计并实现了一个基于视觉反馈和预测仿真的机器人遥操作系统(Telemanipulator,Tman),三维仿真服务器模拟出操作现场,远程用户根据视觉反馈和本机的三维仿真及时做出控制决策;同时,为了消除时延可能导致的超调所带来的安全隐患,采取远程控制结合本地自主控制的模式,由本地服务器完成最后的小区域内的精细操作。实验结果表明仿真预测和控制模式切换有效地补偿了时延,保证了控制系统的鲁棒性和安全性。

用JAVA开发的机器人遥操作系统

基于WEB服务器的机器人控制把传统机器人控制技术和最近数十年兴起的INTERNET技术结合到了一起。由于现在INTERNET技术的普及,这种技术结合消除了传统机器人在普通大众前的神秘感,使机器人的应用层次达到了普通百姓的认识层次。文章着重介绍了如何用Java语言开发遥操作系统。在设计该技术时充分考虑了机器人控制的实用性以及所采用的各种INTERNET通讯技术以满足传统机器人的控制要求。

网络机器人遥操作系统H.264帧内编码改进算法

H.264/AVC标准算法是目前最适合低速率下进行图像压缩传输的算法之一,但是帧内图像压缩编码后数据量依然比较大,对于网络机器人遥操作系统应用来说依然影响系统的实时性.结合基于网络的机器人遥操作系统中机器人控制的特点,文中对H.264/AVC标准算法中帧内编码提出了一种改进算法,即对于机器人本体部分图像采用帧内预测编码,而对背景部分图像采取帧间运动补偿编码.利用图像投影原理和机器人运动学方程,能够快速实现机器人部分视频对象分割,从而满足帧内编码改进算法的要求.

面向机器人遥操作的数据手套设计及仿真验证

针对面向机器人遥操作的数据手套精度低、成本高以及惯性测量单元校正难、校正不完全等问题,基于9轴惯性测量单元设计了一款数据手套,对传感器数据进行了校正、融合,并在Simulink中搭建了仿真系统。采用LM算法校正加速度计和陀螺仪数据,椭球拟合算法校正磁力计数据;采用扩展卡尔曼滤波算法融合校正后的9轴数据,得到传感器的实时姿态。实验结果表明:经校正、融合得到的传感器三轴动态角度,其均方根误差小于1.5°,最大误差绝对值小于3°,计算得到的手指关节静态角度误差小于1°。该数据手套系统可以较准确地检测手指的姿态,并能实时控制虚拟灵巧手的运动,同时也能获得手指关节运动的角度、角速度等信息。

面向机器人遥操作的预测图形仿真技术

通过网络来模拟通信时延,采用预测图形仿真的控制方法来克服时延的影响,为了克服建模误差和提高遥操作的效率,将现场返回的视频图像和预测的仿真模型进行动态的融合,实现了基于增强现实的机器人遥操作系统。

网络机器人遥操作系统帧内图像编码方法

在基于Internet的机器人遥操作系统中,为了解决帧内图像压缩编码后的大数据量对系统实时性的影响问题,提出了一种针对帧内图像编码和传输的处理机制,即对于机器人操作重要部分图像采用帧内预测编码算法,而对背景等其它部分图像采取帧间的运动补偿编码方法;对网络传输等相关问题进行了探讨。

基于Internet的机器人遥操作系统的研究

就基于Internet的远程控制机器人的主控计算机和客户端计算机的数据交互控制系统进行了研究,分析了数据网络交互存在的问题,并提出了解决方法。

主从遥操作下双臂机器人的阻抗控制策略研究

在遥操作机器人系统中,从端机器人不仅需准确地跟随主端设备的运动,还需与外界环境保持合适接触力,以避免因接触力过大对机器人和环境造成破坏.由于遥操作机器人系统中主从端设备是分离的,要实现遥操作下柔顺接触是极具挑战的.为了提高遥操作机器人系统任务执行的安全性,本文结合运动映射提出一种主从遥操作下阻抗控制策略.首先,通过提出主从端运动映射策略,将主从端设备联系起来,并获得从端机器人运动的目标位姿.接着,为了实现机器人末端执行器与环境的柔顺接触,提出阻抗控制策略,建立机器人与外界环境之间的位置和接触力的动态响应关系.同时,引入虚拟排斥力,让从端机器人的双臂在可行的空间中运动,从而提高了机器人操作的柔顺性和安全性.设计了机器人拖拽和白板擦拭两个实验来验证方法有效性.实验结果表明,所提出方法可实现机器人在具有接触的任务中的柔顺操作,可提高操作的安全性.

基于Qt的遥操作GIS维护机器人监控系统设计与实现

在电力系统中,为了更好、更方便地遥控操作机器人清理气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)腔体内的螺栓、螺母等异物,研发GIS维护机器人监控系统。采用Qt平台开发,结合FFMPEG和OpenCV采集RTMP网络视频流并进行图像处理,实现对腔体内异物的检测识别与精准定位;以SLAM点云进行环境感知,还原出机器人在腔体内的实际场景。测试结果表明,在无线环境下,该系统可高效实现与机器人的数据交互和有效地实时监控,较好地完成GIS腔体内遗留物的识别与清理。

基于视触融合的遥操作机器人虚拟环境几何学建模修正方法

为了提高遥操作机器人虚拟环境几何学建模的精度,提出了一种基于视触融合的遥操作机器人虚拟环境几何学建模修正方法。首先基于视觉信息通过点云采集和预处理、粗细配准相结合的点云配准、表面重建、位姿测量实现了目标物的几何学建模;之后针对遥操作机器人的应用背景,设计了局部半自主和多指协同相结合的灵巧手控制方式,完成了目标物触觉点云的采集;最后采用视触融合的方法,使用KDtree将视觉点云和触觉点云进行融合,并利用视触融合点云对几何学模型进行修正。通过实验证明该方法对不同材质目标物的几何学建模的几何尺寸误差小于3.6 mm、定位误差小于6.8 mm、姿态角测量误差小于4.3°,且效果均优于基于视觉信息的几何学模型和基于触觉信息的几何学模型。该方法构建的几何学模型既包括了目标物的颜色信息,又提高了几何学模型的精度,且在模型细节处表现良好,有效结合了视觉和触觉两种模态信息的优点。