面向遙操作的虛擬向導共享控制方法研究.pdf

1、利用機器人遙操作技術代替人類在太空、深海、有毒及核輻射環(huán)境下工作，可以避免人類在惡劣環(huán)境下受到傷害，降低作業(yè)成本，提高操作效率。由于工作環(huán)境未知及工作任務復雜多變，同時受傳感器、控制、計算機信息技術和人工智能等關鍵支撐技術的制約，研制出高智能、全自主工作的機器人很難實現。目前切實可行的解決方案是將人的智能和機器人的局部自主功能有機的結合起來，即共享控制的思想，利用人的智能參與完成機器人任務規(guī)劃。本文建立基于虛擬環(huán)境的人機共享控制系統(tǒng)，不

2、僅可以解決機器人遙操作系統(tǒng)中的時延問題，而且借助于虛擬向導提供的力覺反饋實現了人的控制與機器人系統(tǒng)自主決策的有機融合。
　　首先建立了基于虛擬環(huán)境的人機共享控制系統(tǒng)平臺。設計了虛擬環(huán)境的總體框架結構，利用Java/Java3D面向對象技術構造出虛擬場景的基本類結構，進行了虛擬環(huán)境建模。利用JNI方法設計了力反饋式主手設備與虛擬環(huán)境的交互接口，操作者可以操縱力覺反饋主手對虛擬機器人進行關節(jié)驅動，實現了本地人機交互控制。
　　建

3、立了遙操作移動機器人-虛擬向導系統(tǒng)的模型。建模主要包括兩個部分：幾何模型和運動學模型。建立系統(tǒng)幾何模型時，本文采用Pro/E建模，再利用Java3D中objLoder接口導入進行組裝。對于系統(tǒng)的運動學模型，本文分析了機器人的正逆運動學模型以及機器人-虛擬向導相對運動學模型。運動學建模詳細分析了機器人與虛擬向導之間的交互狀態(tài)，是進行力覺反饋的基礎。
　　根據機器人末端與虛擬向導交互狀態(tài)，判定機器人末端位姿與虛擬向導設定位姿的偏差，提