有力觉引导的虚拟现实辅助遥操作机器人系统研究

【摘要】主从机器人系统中，操作者处于远端控制场所，无法直接感知作业现场的实际环境，只能依据系统反馈回的视频ǐ力觉等信息来进行工作受制于控制及传感技术的发展水平，现有的主从机器人控制领域存在诸多问题：首先，机器人作业任务完成的成功与否以及效率高低，过多的依赖于操作人员的技能水平和熟练程度；其次，现场反馈的视频图像信息在远距离传输中不可避免地存在较大时滞，而传统的移动—等待策略大大降低了机器人的作业效率；同时，操作人员由于无法直接感知图像中的景深信息，也就难以精确把握机器人与作业对象的间距离，势必导致机器人操控效率低下；再次，现有的主从机器人双向伺服控制策略几乎无一例外地强调作业反力的再现与感知，力反馈效果产生的前提是机器人已经与作业环境接触这在机器人的常用作业场合，伴随的极速ǐ大负载及大时延等极限环境，极有可能在操作人员感知现场作业反力之前，机器人对环境的瞬间冲击便已造成无法弥补的损失论文结合国家自然基金项目ξ编号：51305153ο基于动觉/力觉导航的机器人共享控制研究及吉林省重点科技攻关项目ξ编号：20130206034GXο机器人的动觉引导共享控制，提出有力觉引导的虚拟现实辅助机器人遥操作控制策略，对作业现场的工作环境ξ障碍物οǐ作业对象ǐ机器人等进行实时重构，从而为操作人员提供虚拟现实辅助；在虚拟场景中构建作业对象对机器人的虚拟吸引力ǐ作业环境ξ障碍物ο对机器人的虚拟排斥力，借助力反馈操纵手柄为操作人员提供力觉引导；在虚拟现实ǐ力觉引导的双重辅助下，引导操作人员控制机器人迅速接近作业对象ǐ自动避开障碍物本控制策略将机器智能与人类高级决策的优点相结合，可有效提高遥操纵机器人的作业效率与局部自主，降低对操作人员熟练程度的要求，避免大时延系统中由于图像时滞导致的机器人操控盲目性论文主要完成以下工作：1采用立体视觉技术对现场环境中的作业对象及作业环境ξ障碍物ο进行识别与空间信息提取，在此基础上进行机器人的虚拟作业环境建模；2基于人工势场法在虚拟场景中分别构建作业对象作业环境ξ障碍物ο对机器人的虚拟吸引力虚拟排斥力，通过合理的方式将两者合成为引导力；3对试验用力反馈型手控器进行运动学和动力学分析，实现虚拟引导力向操作者的反馈；4编写系统控制软件，设计试验方案，验证有力觉引导的虚拟现实辅助遥操作机器人控制策略的优越性
【作者】李骁鹏；
【导师】倪涛；
【作者基本信息】吉林大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】虚拟现实；三维重构；人工势场法；力觉引导；

【参考文献】
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