主從機(jī)器人無線遙操作系統(tǒng)及其應(yīng)用研究.pdf

1、主從遙操作機(jī)器人系統(tǒng)由主機(jī)器人、從機(jī)器人及通信系統(tǒng)組成。操作者通過操縱主機(jī)器人來控制異地從機(jī)器人運(yùn)動，完成遠(yuǎn)程操作任務(wù)。主從遙操作機(jī)器人系統(tǒng)將人的智能和機(jī)器人的智能完美結(jié)合，利用人的智能進(jìn)行高層次的感知和決策，利用機(jī)器人來完成低級傳感、路徑規(guī)劃、精密運(yùn)動及重復(fù)性工作。主從機(jī)器人遙操作技術(shù)被廣泛應(yīng)用于深海、外空及核輻射等危險(xiǎn)未知的環(huán)境中，以及那些并不存在危險(xiǎn)但需要人類參與的技術(shù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)、遙探測、遠(yuǎn)程機(jī)器人教育，遠(yuǎn)程服務(wù)等。主從

2、遙操作技術(shù)幫助人們實(shí)現(xiàn)感知能力和行為能力的延伸，成為輔助人類拓展活動范圍的重要技術(shù)之一。 近年來，伴隨著無線通信技術(shù)的成熟和普及，人們逐漸展開將無線通信技術(shù)應(yīng)用于主從遙操作系統(tǒng)的研究。較之有線通信而言，無線通信存在布線簡單、易于擴(kuò)展、節(jié)點(diǎn)移動靈活等優(yōu)點(diǎn)；它給主從機(jī)器人之間的通信提供了無線、穩(wěn)定、安全的傳輸通道，避免了作業(yè)過程中因通信線路遭到破壞而中斷主從機(jī)器人之間的通信；無線通信技術(shù)在一定程度上改變了操作者和機(jī)器人之間的交互方式

3、，使得機(jī)器人的作業(yè)范圍不再受到地域的限制。 本文正是在這一大背景下對主從機(jī)器人無線遙操作系統(tǒng)展開研究。首先，文章搭建了一套主從機(jī)器人無線遙操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是對作者所在實(shí)驗(yàn)室?guī)в辛?觸覺臨場感主從機(jī)器人裝配作業(yè)平臺的改進(jìn)，包括將主從機(jī)器人之間的串口通信升級為基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的通信，同時(shí)添加視頻臨場感系統(tǒng)，在這一部分，作者詳細(xì)介紹了主從機(jī)器人裝配作業(yè)平臺的硬件結(jié)構(gòu)及軟件系統(tǒng)，無線通信系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)對升級后的遙

4、操作系統(tǒng)的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證；其次，文章還對數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明，數(shù)據(jù)在傳輸過程中會產(chǎn)生時(shí)延、丟包等現(xiàn)象，且時(shí)延隨時(shí)間、地點(diǎn)不同而隨機(jī)變化，隨機(jī)時(shí)延給從機(jī)器人的穩(wěn)定性作業(yè)帶來了困難，針對這一問題，作者提出一種改進(jìn)的BM(緩沖區(qū)管理)算法，用于將隨機(jī)時(shí)延轉(zhuǎn)換為固定時(shí)延，該算法在一定程度上避免了數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生緩沖區(qū)溢出、緩沖區(qū)取空、丟包等現(xiàn)象，從而保證從機(jī)器人的穩(wěn)定工作；最后，文章對全文進(jìn)行了概括總結(jié)，并提出了今