基于無源控制的多自由度遙操作機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著Internet覆蓋范圍的增加、網絡速度的提升，基于Internet的遙操作機器人系統(tǒng)得到了更快的發(fā)展。該系統(tǒng)拓展了人們的操縱范圍，使人們在太空、深海等危險環(huán)境下正常工作。直到現(xiàn)在，遙操作機器人系統(tǒng)更被廣泛應用于各個領域中，但是Internet引入的網絡時延、數據丟包等問題仍是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的最重要的問題，是無數學者研究的熱點。文章從遙操作機器人系統(tǒng)模型及結構、系統(tǒng)控制兩個方面進行了研究。
　　本文首先分析了遙操作機器人系統(tǒng)結

2、構，并在此基礎上根據歐拉-拉格朗日機械方程（質量塊-彈簧-阻尼模型理論）提出了系統(tǒng)主從端多自由度機械手動力學模型、環(huán)境模型;并在北京到上海真實網絡時延數據基礎上設計了網絡模型。其次，本文介紹了遙操作機器人系統(tǒng)已有的結構并引入了本文所用的結構。
　　在上面工作的基礎上，本文首先分析了與遙操作系統(tǒng)相關的無源控制理論以及自適應控制理論，并根據理論以及主從端控制器控制目的的不同，針對性地在主端引入無源控制器，在從端引入自適應逆動力學控制器

3、。此外，穩(wěn)定性是遙操作機器人系統(tǒng)的基礎，目前在分析系統(tǒng)穩(wěn)定性上有許多方法，本文針對所提出的遙操作系統(tǒng)的具體情況，分別利用無源理論及Lyapunov穩(wěn)定性分析方法證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并引入了一種簡單有效的透明性量化方法，利用透明性量化因子分析系統(tǒng)的透明程度。
　　仿真實驗環(huán)節(jié)，本文搭建了2-自由度遙操作機器人系統(tǒng)，在北京到上海真實網絡時延數據的基礎上，對系統(tǒng)主從端速度信號、力信號進行實驗分析，驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和透明性。此外，本文設