导读:本文包含了力反馈遥操作论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:遥操作,力反馈主手,虚拟环境,虚实融合
力反馈遥操作论文文献综述
吴百波[1]（2018）在《基于力反馈型主手及虚拟环境的遥操作系统研究》一文中研究指出由于网络通讯时延的影响,遥操作系统中相距较远的两端信息交互无法达到同步一致性,尤其对于空间机器人操作等,严重时会带来系统不稳定及操作性能下降等问题。相对于传统的时延控制方法,虚拟环境技术是目前认为可彻底解决网络时延问题最有效的方法,它利用计算机图形图像技术等手段在主端建立一个虚拟仿真环境,在本地与主手进行实时的操作交互,避开了网络的通讯时延。针对虚拟环境中的关键问题,本文首先介绍主手的机械结构及其运动学模型,就主手的触觉反馈功能,建立一个准确的动力学计算公式,并对其中难以确定的摩擦力及质量参数分别进行了Lu Gre模型估计和模型参数分离,并通过实际的实验数据对相应的参数进行最优化确定。然后利用Open Inventor图形库在主端计算机建立一个虚拟仿真模型,与本地的主手进行实时信息交互,通过图像采集处理技术不断获取从端图像及其特征点,并利用虚实融合技术将虚拟模型与从端图像重迭在一起,矫正主端的虚拟模型。提出一种可连续变换的接触模型(CSCM)以表达复杂的从端环境,其中的模型参数采用遗忘因子与自干扰函数相结合的RLS递推算法进行在线辨识估计,而从端接触力则由主端的本地CSCM模型进行模拟,其大小可根据主手的运动状态实时计算得到。最后建立一套完整的遥操作控制系统,分别针对主手及从机器人系统设计相应的软硬件控制方案,实现主手的位置采集及力反馈再现、从机器人的位置伺服、图像及接触力采集处理等功能。为了验证仿真模型及本地接触模型的有效性,本文搭建了一个具体的任务操作环境,操作主手分别控制从机器人末端与不同材料物体接触。试验结果表明主端仿真模型实时跟随主手运动,弥补了主从间位置传输的网络时延;接触模型参数辨识结果与实际接触材料属性相符合,验证了CSCM模型的环境适应性,且主端的预测力误差较小,明显可以替代网络传输的从端接触力,保证主端的实时触觉反馈。如此,虚拟环境巧妙地避开了主从端间位置及反馈力通讯时延,同时提高了遥操作系统的稳定性及透明度,改善了系统的任务操作性能。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
赵云鹏[2]（2018）在《网络化遥操作系统的力反馈控制方法研究》一文中研究指出近些年,随着科技的日益进步和人类对于未知领域的不断探索,有越来越多的不适合人类直接到达的环境需要研究和探索。网络化遥操作技术作为能最大限度发挥人类和机械系统各自优势的远程操作技术,目前已经被广泛应用于核事故救援、空间探测、深海作业和远程医疗等领域。但是目前主要针对遥操作系统稳定性的研究,对于透明性问题的分析还不是很成熟,控制器中含有外力信息的设计还很少。本文针对遥操作系统设计高性能的外力观测器来估计外力信息,设计力反馈控制器使遥操作系统达到更好的透明性。本文主要研究工作为如下叁个方面:首先,介绍遥操作系统的动力学系统模型,并介绍它的动力学特性。同时,给出了相关滑模观测器方法,为下面章节控制算法的设计做出了铺垫。其次,针对实际遥操作系统中状态信息难以通过传感器获得,在系统只有位置信息已知的情况下,设计自适应双层超螺旋滑模观测器,滑模观测器参数能调整到尽可能小的使滑模系统保持滑动,对遥操作系统的速度和外力信息进行快速、准确的估计。设计合理的李亚普诺夫函数,证明分析遥操作系统观测器的有限时间稳定性。并通过MATLAB软件中搭建Simulink模块进行仿真,验证了自适应滑模观测器的准确估计结果,并和普通滑模观测器方法的仿真结果进行对比,证明了观测器设计的优越性。最后,将观测器得到的外力信息加入到控制器的设计中,设计全局力反馈控制器,构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,保证系统有界稳定。通过设计线性矩阵不等式(LMI)方法,通过求解具体控制器参数下的线性矩阵不等式,解得系统在保证稳定的情况下所允许的最大通讯时延。通过MATLAB仿真软件中搭建Simulink模块进行仿真,验证了遥操作系统在提出控制方案下的良好的透明性。(本文来源于《燕山大学》期刊2018-05-01）
郑义东,于劲松,唐荻音,陈小奇[3]（2018）在《基于标准双边控制的改进力反馈遥操作方法》一文中研究指出针对空间机器人遥操作过程中的通讯时延问题,提出一种改进的PD双边力反馈遥操作控制系统。首先从理论上推导该控制系统绝对稳定的条件。在保证系统稳定的前提下,进一步研究提高系统透明性的方法并给出控制参数的约束条件。通过与标准PD双边控制方法的对比实验以及固定时延与变时延2种不同条件下的仿真实验,验证该改进方法具有显着提高遥操作系统透明性和跟踪性能的作用。研究结果表明:所推导的稳定性条件和透明性分析结论进一步完善了该PD双边控制方法,可对复杂遥操作系统中应用该方法提供参考。(本文来源于《中南大学学报(自然科学版)》期刊2018年04期）
朱澄澄[4]（2018）在《面向遥操作的力反馈人机交互技术研究》一文中研究指出随着人类探索领域的不断扩展,人类探索活动的危险性和复杂性日益增加。出于对操作者的安全考虑,这些活动不仅需要引入遥操作机器人系统,并且对遥操作系统功能和性能的要求也越来越高。在遥操作系统的本地端系统中,人机交互设备作为操作人员与虚拟环境的媒介,需要将人的操作意图传递给虚拟环境或远地环境中的机器人,并执行任务,同时也需要将虚拟环境或远地环境中机器人的反馈信息尽可能真实地反馈给操作人员。因此,人机交互设备的性能直接影响操作人员的操作体验,能否真实地反馈信息及能否准确地传递操作人员的意图给机器人决定了遥操作系统的安全性、稳定性以及可靠性。本文针对遥操作领域的应用需求,开展对力反馈人机交互技术的研究,针对不同需求,设计了有力反馈与无力反馈输出两种人机交互设备,包括结构设计、运动分析以及力触觉人机交互系统的控制方法、性能评价等研究。首先针对一些具有较强视觉反馈信息的遥操作主从系统,本文研制了穿戴式的“数据手臂”交互系统。该穿戴式交互系统能准确地跟踪操作人员手臂各个关节的运动,经过在线归一化处理以后,将运动信息发送给虚拟环境,生成控制指令,控制虚拟机械臂执行动作,但是没有力反馈信息传递给操作者,因此操作人员只能根据视觉反馈信息完成相对简单的任务。由于现阶段虚拟视觉技术的局限性,导致无力反馈信息的控制系统的安全性、可靠性得不到保证,只能完成一些简单任务或者纯虚拟环境下的预演任务。针对这一问题,本文设计了两种不同结构的力反馈手控器,包括其机械本体的设计,并分别对它们从几何学、静力学、动力学等方面进行建模分析,推导其位移测量的正解公式以及力反馈输出逆解公式,并设计了专用的位移标定平台,通过精密标定提高它们的位移跟踪精度,整体的位移跟踪误差比校准前缩小10倍左右。由于上述两种力反馈手控器所采用的角度传感器以及力反馈输出源一致,均是光电编码器与空心杯直流电机,本文设计了针对这类力反馈手控器的驱动控制系统,特别是力反馈输出方面,提出了专门应用在力反馈输出时,直流电机的驱动电路以及控制方法,设计了标定直流电机扭矩常数的标定平台,用来提升手控器力反馈输出精度。为了对手控器性能进行定量评估,评价其有效性,且便于多种设备之间的横向比较,本文结合遥操作应用领域,推导出力触觉交互设备的等效模型,并根据该等效模型,将整个力触觉人机交互系统分为有源系统与无源系统两个部分,提出从多个方面测量力触觉交互设备参数的方法。这些参数可以用来评估一套力触觉人机交互设备在遥操作系统中的表现,根据“费茨定律”的人机功效试验用来评估力触觉设备的性能指数,将操作者使用手控器时候的主观感受进行量化分析,便于不同设备之间进行横向比较,最后又进行了力反馈操作盲测试验,通过不同人群在使用力反馈手控器时对力的感受的不同,验证了力反馈手控器的有效性,同时也得出结论,遥操作系统的有效性与操作者本身的敏感度以及熟练程度有关。(本文来源于《东南大学》期刊2018-03-10）
丁宇堃[5]（2017）在《力反馈遥操作中环境参数辨识与柔顺控制方法的研究》一文中研究指出利用机器人代替人在危险的或不易到达的区域进行作业,不仅能避免了人可能受到的伤害,还可以降低成本,提高工作效率。由于机器人可能处于非结构化的环境并面对复杂多变的操作任务,同时受到传感设备、控制系统和智能水平等支撑技术的制约,全自主式的机器人仍是短期内难以达到的目标。因此,力反馈遥操作技术仍是太空、水下和核辐射区域等地的机器人操作任务的主要完成手段。作为力反馈遥操作技术的叁种主要方法之一,基于预测模型的遥操作技术凭借其对大时延的鲁棒性和良好的稳定性、透明性,在近年来受到越来越广泛的关注。本文针对其环境模型参数辨识和从端柔顺控制技术开展了深入研究,本文的主要工作内容如下:首先,根据不同环境模型建模方法和环境模型参数在线辨识算法的特点,完成对建模方法和参数辨识算法的分析。在系统分析环境模型建模方法的建模精度和适用范围的基础上,对多种环境参数在线辨识算法进行了实验研究。提出使用交叉验证的方法定量衡量参数辨识过程中模型准确性的变化,并对不同辨识算法的效果进行比较,分析辨识效果影响因素,为环境模型建模和参数辨识技术的应用提供指导。其次,在比较分析现有环境模型更新算法的基础上,提出并验证了一种新的模型更新算法。分析环境模型更新算法对基于预测模型的力反馈遥操作系统的作用,然后分析现有的环境模型更新算法各自的优缺点,并比较实际效果。提出一种基于渲染力的模型更新算法,定义反馈力中影响操作者正常操作的突变力,并以突变力大小为限制条件,直接控制输出渲染力。不同于现有方法通过控制模型参数变化间接控制输出渲染力,本文提出的算法具有更高的效率和稳定性。然后,对从端柔顺控制技术进行了研究,提出了一种应用于基于预测模型的遥操作系统的基于参数自适应调节的阻抗控制器。通过使用阻抗控制器的期望力和期望位置的两路输入,使系统在建模误差较小时获得较好的跟踪性和透明性。针对现有的力/位混合控制方法和相对跟踪控制方法可能导致过大的侵入深度或过大的接触力的问题,推导接触系统稳态位置与阻抗参数的关系,并以从端侵入深度与主端侵入深度的比值、从端接触力与主端接触力的比值作为目标阻抗参数限制条件。设计了阻抗参数自适应律,完成控制器的设计,使该控制器能在获得较好的跟踪性和透明性的同时,在存在较大建模误差的情况下,有效维护从端的安全性和稳定性。最后,利用基于预测模型的力反馈遥操作系统实验平台,对本文所提出的方法进行了综合实验验证分析。实验结果进一步验证了理论方法的正确性和有效性。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2017-05-20）
张霞[6]（2017）在《时延力反馈遥操作系统的跟踪性能研究》一文中研究指出在遥操作系统中,由于远距离或实施有限的数据传输,会导致大量的时延,并且,通常时延的反馈信号会产生主机器人和从机器人之间的位置和力跟踪误差,从而影响系统的整体稳定性。同时,遥操作系统存在系统模型不确定项,如:时延、系统动力学参数不确定项、未知的外部干扰、以及未知的主、从机器人各关节的内部摩擦等,这会也会大大的降低遥操作系统的透明性,甚至引起系统不稳定。针对上述问题。本文在有固定时延条件下,基于自适应控制和神经网络其他智能控制方法,以有效地改善系统动态的跟踪性能、稳定性和透明性为目标,本文采用位置误差(Position Error Based,PEB)遥操作控制结构,设计了多个时延力反馈遥操作系统双边控制器。本文的主要研究内容可以总结为:(1)针对遥操作系统具有动力学参数不确定性和时延的问题,本文采用了一种基于PEB控制结构的自适应控制方法,与传统的自适应双边控制器算法,该方法对动力学参数不确定值的估计更加接近真实值,且具有更好的系统跟踪性能。(2)考虑遥操作系统存在未知的外部干扰、主-从机器人机械内部摩擦,以及时延,基于Lypunov直接法设计了一种基于模型逼近的神经网络自适应控制方法,并融入到PEB遥操作控制结构中。仿真实验结果表明该方法能够有效地应用到具有未知外部干扰和机器人各个关节内部摩擦的复杂的遥操作系统模型上,并具有良好的跟踪性能。(3)为了使遥操作系统更具有实际意义,有必要对遥操作系统跟踪误差收敛时间进行有效控制,在PEB遥操作控制结构中,基于终端滑模控制与自适应控制,设计了一种连续有限时间收敛的自适应终端滑模双边控制方法,解决了这一问题。仿真实验结果表明该方法确实在收敛时间上得到了提高,但是与前一个方法相比,跟踪误差精度略有降低。(4)成功将本文所设计的研究方法应用于主、从机器人都为两自由度两连杆机械臂,存在固定通信通道时延的遥操作系统仿真平台上,实验结果说明本文所设计的方法的具有良好的实际控制性能。(本文来源于《电子科技大学》期刊2017-04-01）
王春絮,李立鹏[7]（2016）在《基于散射矩阵的时延力反馈遥操作系统稳定性研究》一文中研究指出具有力反馈功能的遥操作系统一般采用双边控制方式,系统的主从端在传输过程中存在一定的时延,使系统的稳定性遭到破坏。本文利用二端口网络将遥操作系统的通信环节模拟成无损耗传输线,有效地解决了具有力反馈功能的遥操作系统在存在时延的情况下的稳定性问题,实验仿真结果表明,该方法能给保证系统较高的稳定性。(本文来源于《电子世界》期刊2016年10期）
章鹏[8]（2016）在《面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统研究》一文中研究指出进入21世纪以来,随着建筑装饰业的快速发展,建筑幕墙开始被广泛应用于建筑装饰领域,并做为一种新的建筑语言被人们所认可。与此同时,随着城市人口的快速增长,高层建筑开始取代多层建筑成为城市的主要建筑类型,这使得建筑装饰业对于高空幕墙安装作业的需求日渐增长,在人工进行高空幕墙安装的过程中,高空作业劳动强度大、工作环境恶劣、危险系数高等缺点开始显现,成为建筑装饰业发展过程中必须面对的问题。本课题对建筑装饰业的发展情况进行了分析,研究了建筑机器人以及遥操作技术的发展现状,并深入工地进行调研,明确了行业对于高空幕墙安装的实际需求,总结出了高空幕墙远程自动化安装过程中的技术难点,提炼出了课题的研究重点,提出了建立面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统的课题思路。首先,通过对传统幕墙安装工艺的分析,提出了适用于高空幕墙自动化安装的工艺流程,并根据遥操作系统的实际需求完成了遥操作系统的整体架构设计。其次,从理论分析出发,建立了遥操作系统的动力学模型,通过李雅普诺夫稳定性定理以及遥操作系统透明性判据,明确了为保证遥操作系统的稳定性及透明性,系统中各个参数应保持在怎样的范围。本文根据结构不对称的主从机器人系统建立了主从机器人工作空间映射关系,明确了幕墙安装机械手在运动过程中的轨迹规划算法,设计了幕墙安装机械手轨迹矫正模糊PID控制器,建立了功能完善的遥操作系统。最后,在实验中对遥操作系统的各个功能进行了验证,实验证明,本课题所设计的面向高空幕墙安装的遥操作系统具有完善的功能,能够完成高空幕墙的远程安装工作。(本文来源于《河北工业大学》期刊2016-05-01）
[9]（2015）在《ESA首次实现国际空间站与地面间力反馈遥操作》一文中研究指出据欧空局网站报道,2015年9月7日,ESA宇航员安德里亚斯第在国际空间站利用ESA研发的力反馈控制系统,遥操作地面实验室内巡视器及其机械臂,将金属圆棒插入特定的圆孔中。插入后,二者(本文来源于《航天返回与遥感》期刊2015年05期）
张清振[10]（2015）在《基于单向延时抖动预测的力反馈遥操作技术研究》一文中研究指出随着科技的不断进步,基于网络的遥操作机器人技术已和人类社会联系越来越紧密,比如在远距离探测、远程医疗、互联网加工等领域都具有广阔的应用前景。在人工智能技术发展水平有限的情况下,结合人的智能,实现带有各种信息反馈的机器人遥操作技术是满足人类在各种极端作业环境下工作的关键。但是网络本身存在的随机延时一直是影响遥操作性能的核心问题,若处理不好会降低遥操作系统性能,甚至造成系统的不稳定。在假定从端机器人系统为事件驱动的条件下,来自主端的指令包在从端机器人系统的执行时间对主、从端的同步性具有决定性影响。因此本文将从单向延时抖动预测的角度探索机器人遥操作系统力反馈控制问题。在单向网络延时抖动预测框架中加入力反馈技术可以实现在主、从端系统状态同步基础上的力反馈控制,提高遥操作系统的可操作性。针对基于单向延时抖动预测的机器人遥操作系统的控制问题,本文首先通过单向延时测试程序对单向延时抖动数据进行了采集和分析,提出了多元线性回归和自回归滑动平均模型两种预测算法,实现了对系统单向延时抖动的预测。然后对机械臂末端刚性碰撞下的反馈力分为两个阶段进行控制,即非接触阶段和冲击震荡阶段,在非接触阶段采用固定参数的非接触阻抗控制使机械臂得到期望的虚拟力,冲击震荡阶段采用消抖控制来抑制末端回弹位移,减小碰撞震荡持续时间。最后以力反馈操纵杆为主端控制器,在Visual C++6.0环境下用OpenGL搭建了实验平台,并利用两种预测算法进行单向延时抖动预测实验。实验结果表明本文提出的方法能够实现遥操作系统的平稳的力反馈控制。(本文来源于《东北大学》期刊2015-06-01）
力反馈遥操作论文开题报告
（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：
近些年,随着科技的日益进步和人类对于未知领域的不断探索,有越来越多的不适合人类直接到达的环境需要研究和探索。网络化遥操作技术作为能最大限度发挥人类和机械系统各自优势的远程操作技术,目前已经被广泛应用于核事故救援、空间探测、深海作业和远程医疗等领域。但是目前主要针对遥操作系统稳定性的研究,对于透明性问题的分析还不是很成熟,控制器中含有外力信息的设计还很少。本文针对遥操作系统设计高性能的外力观测器来估计外力信息,设计力反馈控制器使遥操作系统达到更好的透明性。本文主要研究工作为如下叁个方面:首先,介绍遥操作系统的动力学系统模型,并介绍它的动力学特性。同时,给出了相关滑模观测器方法,为下面章节控制算法的设计做出了铺垫。其次,针对实际遥操作系统中状态信息难以通过传感器获得,在系统只有位置信息已知的情况下,设计自适应双层超螺旋滑模观测器,滑模观测器参数能调整到尽可能小的使滑模系统保持滑动,对遥操作系统的速度和外力信息进行快速、准确的估计。设计合理的李亚普诺夫函数,证明分析遥操作系统观测器的有限时间稳定性。并通过MATLAB软件中搭建Simulink模块进行仿真,验证了自适应滑模观测器的准确估计结果,并和普通滑模观测器方法的仿真结果进行对比,证明了观测器设计的优越性。最后,将观测器得到的外力信息加入到控制器的设计中,设计全局力反馈控制器,构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,保证系统有界稳定。通过设计线性矩阵不等式(LMI)方法,通过求解具体控制器参数下的线性矩阵不等式,解得系统在保证稳定的情况下所允许的最大通讯时延。通过MATLAB仿真软件中搭建Simulink模块进行仿真,验证了遥操作系统在提出控制方案下的良好的透明性。
（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。
力反馈遥操作论文参考文献
[1].吴百波.基于力反馈型主手及虚拟环境的遥操作系统研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[2].赵云鹏.网络化遥操作系统的力反馈控制方法研究[D].燕山大学.2018
[3].郑义东,于劲松,唐荻音,陈小奇.基于标准双边控制的改进力反馈遥操作方法[J].中南大学学报(自然科学版).2018
[4].朱澄澄.面向遥操作的力反馈人机交互技术研究[D].东南大学.2018
[5].丁宇堃.力反馈遥操作中环境参数辨识与柔顺控制方法的研究[D].北京邮电大学.2017
[6].张霞.时延力反馈遥操作系统的跟踪性能研究[D].电子科技大学.2017
[7].王春絮,李立鹏.基于散射矩阵的时延力反馈遥操作系统稳定性研究[J].电子世界.2016
[8].章鹏.面向高空幕墙安装的力反馈遥操作系统研究[D].河北工业大学.2016
[9]..ESA首次实现国际空间站与地面间力反馈遥操作[J].航天返回与遥感.2015
[10].张清振.基于单向延时抖动预测的力反馈遥操作技术研究[D].东北大学.2015