机器人技术主题2003年重点课题研究进展之二--未来社会发展篇

危险、恶劣环境作业机器人(以下简称“危险作业机器人”)是特种机器人中的一大类。由于“危险作业机器人”能在有毒(污染)、易爆易燃等危险与恶劣环境中替代人完成复杂的作业、任务，极大地改善人的劳动条件、降低伤亡事故，因而在特种机器人中，发展最快、应用最广、也最容易为社会各界普遍接受、欢迎与重视。     

大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进行主从端速度、位置和力的跟踪仿真实验,结果表明该方法和已有的双边自适应方法相比既能保证系统稳定且透明性好,达到较好的控制效果。     

传染病房护理机器人的应用现状与展望

近20年来,各种烈性传染病先后肆虐全球,给世界人民的生命安全带来了极大的危害,也对各国经济的发展带来了极大的打击.医护机器人在抗疫工作中发挥了十分重要的作用.对各国的传染病房医护机器人研究和应用现状进行综述,并在此基础上给出下一代传染病房医护机器人有待解决的研究难点和关键技术,特别强调气动肌肉驱动机器人的类人运动控制、遥操作机器人符合操作者直觉的运动映射算法、从端机器人的类人触觉感知和力控制,以及机器人对一些特定护理技能的模仿学习等研究对于传染病房遥操作护理机器人系统的重要意义.     

基于临场感的遥操作机器人共享控制研究综述

共享控制策略作为基于临场感的遥操作机器人的主要控制模式,能够充分利用操作者的感知、判断和决策能力,也能发挥出机器人自身的优势. 阐述遥操作机器人临场感技术;综述遥操作共享控制策略的发展现状,主要基于触觉反馈引导、运动学限制规避以及共享因子分配等,对各控制策略的原理进行介绍,并梳理和分析遥操作共享控制策略发展中的瓶颈和不足,如共享因素的单一化或僵硬化、时延问题和机器人自主判断能力有限等问题. 针对研究存在的局限性,从3个方面对未来的发展提出展望,分别为提升干预水平、加强机器人意图预测、结合机器学习, 具有一定的指导意义.     

分层码率控制策略在机器人遥操作中的应用

为实现卫星自维护遥操作系统中稳定可靠的视频反馈目标,提出一种基于分层码率控制的视频传输策略.利用实时探测到的带宽选择不同码率的视频流分层,使得视频传输对于不同的网络带宽具有自适应性.试验结果表明,该策略能够在波动带宽下给予遥操作者稳定流畅的视频反馈,有效地提高了遥操作系统的视觉临场感性能.     

一种环境侦察机器人的控制器

为方便控制环境侦察机器人现场作业,设计了一种环境侦察机器人的操纵装置.分析了环境侦察机器人及其控制装置的研究现状,在介绍了多种移动机器人的操作方式的基础上,根据环境侦察机器人工作性质的特殊性,提出了一种适合于环境侦察机器人的操纵装置的设计,并给出了操纵方法.     

机器人一体机远程监控平台的音视频传输研究与设计

文章分析了一个典型的机器人一体机（RIM）远程控制方案,研究了该方案中的用于解决海量数据传输问题的监控平台。在数据传输过程中,音视频数据的传输效率是个亟待解决的问题。文章也对该控制方案中的结构进行了深入研究与分析,详细叙述了广域网音视频传输系统的需求,设计并实现了广域网中不同局域网之间的音视频信息的传输,为移动机器人的遥操作提供支持,介绍了系统所用到的关键技术并对系统进行了测试与分析。该方案简单明了,实现方便,通过了相关测试。     

Human control model in teleoperation rendezvous

This paper proposes a human control model in teleoperation rendezvous on the basis of human information processing （perception, judgment, inference, decision and response）. A predictive display model is introduced to provide the human operator with predictive information of relative motion. By use of this information, the longitudinal and lateral control models for the operator are presented based on phase plane control method and fuzzy control method, and human handling qualities are analyzed. The integration of these two models represents the human control model. Such a model can be used to simulate the control process of the human operator, which teleoperates the rendezvous with the aid of predictive display. Experiments with human in the loop are carried out based on the semi-Physical simulation system to verify this human control model. The results show that this human control model can emulate human operators＇ performance effectively, and provides an excellent way for the analysis, evaluation and design of the teleoperation rendezvous system.     

基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法

针对力反馈遥操作中传统人工势场法无法适应于机械臂整体的避障以及在作业过程中操作者难以控制机械臂到达所需位姿的问题,提出了一种基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法。力反馈设备向操作者提供力觉交互。通过结合人工势场法和虚拟夹具,构建管道形虚拟力场,生成实时虚拟力引导,实现协助操作者完成从端机器人的整体避障任务并在完成避障后引导机器人返回预定义路径并趋近目标点。当进行抓取任务时,构建锥形虚拟力场,实现协助操作者操作机械臂到达目标位置和姿态。此外,提出了一种机器人运动限制方法以降低操作者的操作失误对抓取任务的影响。实验证明,该方法能有效提高目标抓取操作的成功率和操作效率。     

基于多连接的Internet遥操作中变时延控制问题研究*

针对Internet遥操作中的变时延问题,介绍现有的解决方法,并在分析目前普遍采用的单TCP连接控制方式局限性的基础上,提出基于多连接的时延控制方案。该方法避免了单连接控制方式产生的时延连锁累积问题,能在一定程度上减小平均时延和最大时延,并能保证其在一定范围内平稳波动。最后,通过控制单向变时延的实验,证明了该方法的有效性和可行性。