基于波變量方法的移動操作臂網(wǎng)絡(luò)遙操作控制研究.pdf

1、操作者通過遙操作技術(shù)與遠(yuǎn)端環(huán)境進(jìn)行交互,既可以將人類的智能擴(kuò)展到遠(yuǎn)端,又可以在提高工作效率的同時保證操作者的安全性。采用網(wǎng)絡(luò)通訊作為遙操作系統(tǒng)的通訊媒介,拓寬了遙操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用對象。移動操作臂具有工作空間大、自由度冗余、對復(fù)雜任務(wù)適應(yīng)能力強(qiáng)等特點,更適用于空間探測、醫(yī)療、核工業(yè)、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域。在遙操作系統(tǒng)中增加動態(tài)力反饋能使操作者感受與環(huán)境之間的交互,可以提高操作者完成復(fù)雜任務(wù)的能力。然而,網(wǎng)絡(luò)通訊時延會給力反饋遙操作系統(tǒng)帶

2、來不穩(wěn)定并造成系統(tǒng)透明性下降。基于無源性理論的波變量方法可以在任意定時延條件下保證系統(tǒng)的無源穩(wěn)定性,論文基于波變量方法針對變時延條件下的移動操作臂力反饋遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性、透明性展開研究。
　　分析了九自由度移動操作臂運動學(xué)。根據(jù)操作臂臂型和當(dāng)前關(guān)節(jié)角狀態(tài)求解操作臂正逆運動學(xué);針對移動操作臂的結(jié)構(gòu)特點,提出一種關(guān)節(jié)等效和關(guān)節(jié)優(yōu)化的冗余逆運動學(xué)算法。對操作臂靜力學(xué)進(jìn)行分析,推導(dǎo)了力雅可比矩陣。提出一種基于操作臂奇異性和主手操作空間的

3、冗余控制策略,實現(xiàn)了PhantomDesktop六自由度力反饋主手對移動操作臂的控制。實驗證明通過該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)主手對移動操作臂的良好控制。
　　分析變時延條件下傳統(tǒng)波變量方法的無源性,提出基于擾動觀察器的移動操作臂遙操作系統(tǒng)波變量三通道控制結(jié)構(gòu),解決了變時延條件下波變量方法不能滿足無源性穩(wěn)定條件的問題。針對變時延條件提出將變時延控制算法與波預(yù)測方法相結(jié)合,利用變時延控制算法的無源穩(wěn)定性和波預(yù)測方法良好的透明性來提高系統(tǒng)綜合性