导读:本文包含了机器人遥操作系统论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:机器人,操作,人机,操作系统,观测器,卡尔,主从。
机器人遥操作系统论文文献综述
朱国栋[1]（2019）在《基于操作者状态的机器人遥操作系统研究》一文中研究指出遥操作机器人系统是目前机器人学一个重要的研究领域,在不同的领域都有着广泛的应用。随着遥操作机器人逐渐走进我们的生活,人机共融的需求变得愈发急切。然而,现今的遥操作研究主要集中在操作稳定性和临场感上,却忽视了操作者状态对遥操作的影响。不良的操作状态将会导致遥操作效率低下甚至出现错误操作,因此,本文定义了一个指标:操作者表现(Performance of Teleoperator,PoT),用于表示不同操作者状态与遥操作结果之间的关系。本课题主要研究了PoT的在线识别以及在遥操作机器人系统中的应用。首先,本文探讨了操作者表现的概念,以及如何利用操作者的EEG脑电信号在线识别PoT。操作者表现模型的构建利用脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术获取五个基于EEG信号的操作者表现指标。由于PoT难以直接测量,本文通过设置不同的虚拟遥操作环境让操作者完成相应的遥操作,并根据遥操作任务评价指标间接计算出PoT。结合上述两点,本文利用BP神经网络算法建立了从操作者表现指标到PoT之间的关系映射模型,即操作者表现模型。其次,本文提出了一种基于PoT的共享控制遥操作系统框架,包括移动机器人的遥操作系统设计以及基于PoT的共享控制权重调节策略。移动机器人的遥操作系统分主端系统和从端系统,涉及临场感系统、多机通讯系统以及机器人自主避障控制器等设计。遥操作的共享控制框架融合了操作者的高级决策和机器人的自主控制,符合“人机共融”的发展趋势,本文利用PoT和传感器信息动态调节共享控制权重,用于提高遥操作效率和安全性。最终,本文进行了操作者表现模型在线识别PoT的验证实验和基于PoT的共享控制遥操作实验。前者比较了利用操作者表现模型在线识别的PoT和利用操作者表现评价指标计算的PoT,并进行了相关性分析,验证了提出的操作者表现模型的有效性;后者针对基于PoT的共享控制方法和基于传感器信息的共享控制方法进行了对照遥操作实验,验证了基于PoT的共享控制机器人遥操作系统的优越性。文章的最后对全文工作进行了讨论和总结,突出了本课题研究的操作者状态在线识别方法和基于PoT的遥操作系统的重要性和创新性,并对PoT的识别准确性和不同维度共享控制对象,以及在不同领域的应用进行了展望。(本文来源于《华东理工大学》期刊2019-04-08）
吴广鑫[2]（2019）在《空间机器人遥操作系统及局部自主技术研究》一文中研究指出空间机器人技术能够有效提高宇航员人身安全并降低空间维护和探索的成本。具有局部自主控制能力的空间机器人和辅助人类进行远程操作与决策的空间机器人遥操作系统是目前的主流研究方向。本文从空间机器人遥操作系统的设计出发,在系统结构和功能设计、安全控制策略、离线和在线轨迹重构算法、末端夹持器滑动检测算法及状态观测器等方面展开研究。根据在轨自维护空间机器人及其遥操作系统的任务和功能要求,建立了相应的地面遥操作系统。该系统具有实时遥编程、某关节受损锁死时的容错规划、主从/双边遥操作、操作坐标系转换、虚拟现实、指令实时显示与监督等功能。除此以外,该系统还具有必备的安全控制策略,其包括:碰撞检测功能、速度限幅与关节限位功能和运动学避奇异功能。同时还建立了虚拟仿真系统和虚拟时延,并可利用其对所建立的遥操作系统进行功能验证。在遥操作系统的主端,即力反馈设备端,针对遥操作过程中由于操作者手部抖动引起的机械臂末端动态跟踪精度降低的问题,提出了两种主端共享控制策略。首先,建立了单关节模型,并分析了规划轨迹的加速度和加加速度对末端跟踪精度的影响。然后,建立了系统的运动学模型并对其进行了离散化处理。最后,本文提出了在线和离线两种轨迹重构算法,其中离线轨迹重构算法利用了基于内点法的固定区间平滑器以达到较高的计算效率,而在线轨迹重构算法采用了本文所提出的一种方差自调节固定滞后卡尔曼平滑器来实现。两者均能将重构轨迹的加速度和加加速度近似约束在指定的范围内,从而达到提高末端跟踪精度的目的。在遥操作系统的从端,即空间机器人端,针对遥操作过程中从端夹持器的滑动问题和运动状态估计问题,提出了两种从端监督控制策略。首先,建立了一个包含系统噪声和非线性特性的通用滑动过程模型。然后,提出通过分区间统计的方法确定检测阈值,以减少加载过程和系统非线性对检测部分的影响,从而提高检测精度。其次,用恒定微增量控制器来实现稳定后的加载力增量最小的目标。最后,考虑到传感器噪声对检测精度起决定性作用,利用滑动平均滤波器作为预滤波器,并与低通滤波器进行了对比。针对从端夹持器手指的运动状态估计问题,对电位计式位置传感器的噪声特性进行分析,并提出了基于自适应固定滞后平滑器的状态观测器。最后,以本文所设计的空间机器人地面遥操作系统为实验平台,对本文所提的实时遥编程功能、轨迹重构算法、末端滑动抑制策略和状态观测器分别进行了实验验证。实验结果表明实时遥编程功能能够有效的进行直线和圆弧轨迹规划,保证规划的轨迹满足限速限位、防碰撞和避运动学奇异等约束,满足从端空间机器人对跟踪精度的要求。轨迹重构的实验结果表明,重构后轨迹的加速度和加加速度能够有效地被约束在指定的范围内。重构后的轨迹与非约束滤波器相比,动态跟踪精度好且残余震动小,并且末端轨迹的形变量较小。进行滑动抑制实验时,算法中参数的选取只依赖于系统特性而与被抓物体几乎无关。其实验结果表明,多阈值检测算法的检测准确性优于单一阈值检测算法,且能够大幅减小稳定所需的加载力增量。状态观测器的实验结果表明,相比对原始位置数据进行直接差分,该方法能够有效地提高运动状态的观测精度。相比基于标准卡尔曼滤波器和固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器,该方法在动态响应方面具有更好的效果。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-04-01）
郑维馨,曹凤才[3]（2018）在《小型仿人机器人遥操作系统设计》一文中研究指出针对有线和无线局域网的方式接入的遥操作对象控制范围有限的缺点,且现有的遥操作控制器存在体积大、耗电量大、不易移动等缺点。为了克服这两种缺点,该文利用3G网高覆盖率的优势设计了一种以Android手机为遥操作平台的仿人机器人遥操作系统。通过对系统性能测试,机器人能对手机客户端发送的控制命令产生响应,能完成直行、右移以及左转的动作,而且整个系统能有效、平稳运行。(本文来源于《自动化与仪表》期刊2018年06期）
郑维馨[4]（2018）在《基于视频采集的仿人机器人手机遥操作系统研究与设计》一文中研究指出由于目前的自动化水平、人工智能和传感器技术的限制,很难设计出适用于未知空间复杂环境的全自动高级智能机器人。而借助仿人机器人遥操作系统平台操作者能够控制现场机器人完成相应的作业任务。最终将人类从恶劣和危险的工作环境中解放出来。目前,在太空探索、深海探测和核电站的建设维护等领域遥操作技术的应用前景十分广阔。因此仿人机器人遥操作技术的研究具有重要的意义。本文针对有限和无线局域网的方式接入的遥操作对象控制范围有限的缺点,且现有的遥操作控制器体积大、耗电量大、不易移动等缺点,利用3G移动网络高覆盖率的优势设计了一种以Android手机为遥操作平台的仿人机器人遥操作系统。本文设计的基于移动网络的仿人机器人视频监控系统,整体分为手机遥操作平台和仿人机器人系统端两部分,他们之间通过WCDMA网络进行远程通信。机器人端采集到的视频数据通过H.264压缩并封装在RTP数据包中发送到手机客户端。而系统控制指令通过智能手机发送到仿人机器人系统,控制指令选择TCP传输协议进行传输。机器人端的遥操作控制器通过判断接收到的控制指令实现对仿人机器人的控制。最后,通过对系统性能测试,机器人能对手机客户端发送的控制指令产生响应,能完成低头、抬头、直行右移及左转等一系列动作。手机遥操作平台也能清晰地接收到现场机器人发回的视频数据。整个系统能有效、平稳运行。(本文来源于《中北大学》期刊2018-04-10）
刘乃军,鲁涛,席宝,蔡莹皓,王硕[5]（2018）在《基于ROS的UR机器人遥操作系统设计》一文中研究指出针对机器人的应用及研发中存在的智能化水平不高的情况,设计一种基于开源机器人操作系统ROS的遥操作系统。采用机器视觉技术将颜色球在摄像机下的运动位姿转化为UR机器人的运动位姿,实现对机器人的遥操作目标,基于开源机器人操作系统ROS,设计了机器人遥操作系统,并进行实验验证。实验结果表明:该遥操作系统可以胜任对机器人的遥操作任务,并可简单地移植到其他机器人平台上。(本文来源于《兵工自动化》期刊2018年03期）
刘谋玉,汪地,姜海龙[6]（2016）在《基于Unity3D的机器人仿真和遥操作系统研究》一文中研究指出遥操作机器人技术是当前机器人技术的研究热点之一,也是机器人领域一个非常有前途的发展方向。在遥操作机器人系统中采用虚拟现实技术为操作者提供反馈,有助于操作者更好地掌握工作现场的信息,提高遥操作作业的工作效率。采用Unity3D作为虚拟现实仿真平台,通过对机器人的运动分析和人机交互功能的设计,实现了机器人的实时仿真。同时采用Unet-Unity Networking网络引擎进行网络通信的方法,实现了两台虚拟机器人的实时同步的交互。(本文来源于《工业控制计算机》期刊2016年09期）
张文安,程琪[7]（2015）在《基于H_∞控制方法的机器人遥操作系统同步控制》一文中研究指出针对具有时变时延的机器人遥操作系统,提出了一种基于H∞控制的同步控制方法.通过反馈线性化将机器人遥操作控制系统描述为一类不确定线性时滞系统,其中的不确定性用于描述时变时延引起的系统动态.进而,采用积分不等式和Lyapunov-Krasovskii函数方法,给出了系统时滞依赖渐近稳定并具有给定H∞性能指标的一个充分条件,并基于线性矩阵不等式设计了H∞控制器.最后,通过仿真算例验证了所提出的H∞控制方法的有效性.(本文来源于《浙江工业大学学报》期刊2015年06期）
张雷,王磊,郭亮,李经强,文晓燕[8]（2015）在《基于移动互联网的情感表达仿人机器人遥操作系统（英文）》一文中研究指出本文设计了一种基于移动互联网的家居服务仿人机器人遥操作系统。系统通过云服务平台传输操作者控制命令。机器人在远端执行动作再现操作者的姿态。系统使用两种运动捕捉系统获取操作者情感动作,进而生成控制命令。本文使用小型仿人机器人,具有3个自由度双臂和4轮底盘,可作为操作者的"代理"完成情感表达动作,比如握手、拥抱等。文中通过实验验证了系统的有效性。(本文来源于《电工技术学报》期刊2015年S1期）
郭珈岑[9]（2015）在《机器人遥操作系统中虚拟力的建模与再现技术》一文中研究指出在太空、深海、核试验场等危险、恶劣以及人类难以到达的环境中,遥操作机器人可以作为人类肢体的延伸,拓展人类的感知和操作能力。力觉作为机器人遥操作系统中一种重要的人机交互通道,可以极大地提高操作者的临场感。将虚拟现实技术引入机器人遥操作系统,采取虚拟力再现的方式实时地向操作者提供反馈力信息,可以有效地避免网络时延的影响,提高控制精度和工作效率。本文深入研究了机器人遥操作系统中虚拟力的建模与再现技术,搭建了机器人遥操作虚拟力再现系统,根据建立的虚拟力模型实现了虚拟力的再现。具体研究工作如下:首先,分析了机器人遥操作系统中虚拟力再现的工作原理,对主要模块的相关技术进行研究,确定了各个模块的实现方法,完成了具有虚拟力再现功能的机器人遥操作系统的结构设计。其次,针对虚拟力的建模环节,建立了一种计算量小、拓扑性好的基于物体表面分割的弹簧—质点模型,该模型中各个质点的变形与弹性力的矢量和对外等效于物体整体的变形与接触力。在研究粘弹性力学的基础上,通过添加阻尼元件,建立了能反映物体一定粘弹特性的弹簧—质点—阻尼器模型。最后,以力反馈操纵杆为力觉交互设备,利用OpenGL和DirectX应用程序编程接口,在Visual C++环境下搭建了机器人遥操作虚拟力再现系统。操作者通过力反馈操纵杆控制虚拟机器人运动,并能实时地接收到机器人模型与虚拟环境交互的视觉与力觉反馈,采用两种模型进行了虚拟力再现实验。实验结果表明,模型形变效果良好,反馈力计算准确,力觉感受连续、平稳,满足系统对实时性的要求。(本文来源于《东北大学》期刊2015-06-01）
程琪[10]（2015）在《具有时变时延的机器人遥操作系统控制研究》一文中研究指出随着社会经济和科学技术的快速发展,机器人遥操作技术已广泛应用于深海作业、太空探测和核设施等各个领域,在大大降低了经济成本的同时,也最大程度的保障了操作人员的安全。机器人遥操作技术在很多领域的成功应用越来越显示出其巨大的研究价值,目前已成为控制领域的研究热点。机器人遥操作系统的动力学方程具有非线性和不确定性的特点,特别是通信环节存在的通信时延,大大地降低了机器人遥操作系统的稳定性和操作性能。针对上述问题,本文主要做了如下工作:1.采用拉格朗日方法给出了机器人遥操作系统的动力学模型。为了便于分析时延对系统稳定性和操作性能的影响,引入了机器人遥操作系统等效的二端口网络模型,并在此基础上分析了时延对整个遥操作系统稳定性和透明性的影响,证明了时延是导致遥操作系统不稳定、降低遥操作系统透明性的根本原因。2.针对机器人遥操作系统中存在的时变通信时延问题,通过反馈线性化将遥操作控制系统的同步控制描述为一类不确定线性时滞系统H_∞控制问题,其中的不确定性用于描述时变时延引起的系统动态。进而,采用Lyapunov-Krasovskii函数方法和积分不等式方法,给出了保证系统渐近稳定并具有给定H_∞性能指标的一个充分条件。然后,基于线性矩阵不等式方法设计H_∞控制器,实现了遥操作系统的同步控制,并通过仿真算例验证了所提基于H_∞控制的遥操作系统的同步控制方法的有效性。3.对前面通过反馈线性化得到的机器人遥操作系统的线性时滞系统模型进行增广处理,给出二次性能指标,把机器人遥操作系统的同步控制描述成模型不确定线性时滞系统的保性能控制问题。进而,对系统的鲁棒性能进行分析,并采用线性矩阵不等式方法给出了保性能控制器的设计方法。最后通过仿真验证了基于保性能控制的遥操作系统的同步控制方法的有效性,并且同步误差具有更小的波动、能够更加快速的收敛到零状态。(本文来源于《浙江工业大学》期刊2015-05-31）
机器人遥操作系统论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
空间机器人技术能够有效提高宇航员人身安全并降低空间维护和探索的成本。具有局部自主控制能力的空间机器人和辅助人类进行远程操作与决策的空间机器人遥操作系统是目前的主流研究方向。本文从空间机器人遥操作系统的设计出发,在系统结构和功能设计、安全控制策略、离线和在线轨迹重构算法、末端夹持器滑动检测算法及状态观测器等方面展开研究。根据在轨自维护空间机器人及其遥操作系统的任务和功能要求,建立了相应的地面遥操作系统。该系统具有实时遥编程、某关节受损锁死时的容错规划、主从/双边遥操作、操作坐标系转换、虚拟现实、指令实时显示与监督等功能。除此以外,该系统还具有必备的安全控制策略,其包括:碰撞检测功能、速度限幅与关节限位功能和运动学避奇异功能。同时还建立了虚拟仿真系统和虚拟时延,并可利用其对所建立的遥操作系统进行功能验证。在遥操作系统的主端,即力反馈设备端,针对遥操作过程中由于操作者手部抖动引起的机械臂末端动态跟踪精度降低的问题,提出了两种主端共享控制策略。首先,建立了单关节模型,并分析了规划轨迹的加速度和加加速度对末端跟踪精度的影响。然后,建立了系统的运动学模型并对其进行了离散化处理。最后,本文提出了在线和离线两种轨迹重构算法,其中离线轨迹重构算法利用了基于内点法的固定区间平滑器以达到较高的计算效率,而在线轨迹重构算法采用了本文所提出的一种方差自调节固定滞后卡尔曼平滑器来实现。两者均能将重构轨迹的加速度和加加速度近似约束在指定的范围内,从而达到提高末端跟踪精度的目的。在遥操作系统的从端,即空间机器人端,针对遥操作过程中从端夹持器的滑动问题和运动状态估计问题,提出了两种从端监督控制策略。首先,建立了一个包含系统噪声和非线性特性的通用滑动过程模型。然后,提出通过分区间统计的方法确定检测阈值,以减少加载过程和系统非线性对检测部分的影响,从而提高检测精度。其次,用恒定微增量控制器来实现稳定后的加载力增量最小的目标。最后,考虑到传感器噪声对检测精度起决定性作用,利用滑动平均滤波器作为预滤波器,并与低通滤波器进行了对比。针对从端夹持器手指的运动状态估计问题,对电位计式位置传感器的噪声特性进行分析,并提出了基于自适应固定滞后平滑器的状态观测器。最后,以本文所设计的空间机器人地面遥操作系统为实验平台,对本文所提的实时遥编程功能、轨迹重构算法、末端滑动抑制策略和状态观测器分别进行了实验验证。实验结果表明实时遥编程功能能够有效的进行直线和圆弧轨迹规划,保证规划的轨迹满足限速限位、防碰撞和避运动学奇异等约束,满足从端空间机器人对跟踪精度的要求。轨迹重构的实验结果表明,重构后轨迹的加速度和加加速度能够有效地被约束在指定的范围内。重构后的轨迹与非约束滤波器相比,动态跟踪精度好且残余震动小,并且末端轨迹的形变量较小。进行滑动抑制实验时,算法中参数的选取只依赖于系统特性而与被抓物体几乎无关。其实验结果表明,多阈值检测算法的检测准确性优于单一阈值检测算法,且能够大幅减小稳定所需的加载力增量。状态观测器的实验结果表明,相比对原始位置数据进行直接差分,该方法能够有效地提高运动状态的观测精度。相比基于标准卡尔曼滤波器和固定滞后卡尔曼平滑器的状态观测器,该方法在动态响应方面具有更好的效果。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
机器人遥操作系统论文参考文献
[1].朱国栋.基于操作者状态的机器人遥操作系统研究[D].华东理工大学.2019
[2].吴广鑫.空间机器人遥操作系统及局部自主技术研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].郑维馨,曹凤才.小型仿人机器人遥操作系统设计[J].自动化与仪表.2018
[4].郑维馨.基于视频采集的仿人机器人手机遥操作系统研究与设计[D].中北大学.2018
[5].刘乃军,鲁涛,席宝,蔡莹皓,王硕.基于ROS的UR机器人遥操作系统设计[J].兵工自动化.2018
[6].刘谋玉,汪地,姜海龙.基于Unity3D的机器人仿真和遥操作系统研究[J].工业控制计算机.2016
[7].张文安,程琪.基于H_∞控制方法的机器人遥操作系统同步控制[J].浙江工业大学学报.2015
[8].张雷,王磊,郭亮,李经强,文晓燕.基于移动互联网的情感表达仿人机器人遥操作系统（英文）[J].电工技术学报.2015
[9].郭珈岑.机器人遥操作系统中虚拟力的建模与再现技术[D].东北大学.2015
[10].程琪.具有时变时延的机器人遥操作系统控制研究[D].浙江工业大学.2015
论文知识图
