一、基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究（论文文献综述）
宋爱国[1]（2013）在《力觉临场感遥操作机器人（1）:技术发展与现状》文中研究指明人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感（Telepresence）技术是人机交互的核心.首先,回顾了力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人在核领域、空间探测领域与远程医疗领域的应用情况;其次,对力觉临场感遥操作机器人的4大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术和虚拟预测环境建模技术等进行了综述;还介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近20年来开展临场感遥操作机器人技术研究,以及在核探测、康复医疗领域应用的情况.通过回顾与分析,指出了力觉临场感遥操作机器人技术今后需要研究的几个重点问题.
张祝新[2]（2009）在《具有力反馈的6-DOF电液主—从机器人双向伺服控制技术研究》文中研究说明遥操作机器人技术在空间探索、海洋开发、原子能应用、军事、抢险救助、远程医疗、宏微操作等领域具有非常广泛而重要的用途,目前已经有较多的应用实绩。为了缩小遥操作与现场直接操作品质的差距,进一步提高遥操作的作业效率和质量,不仅需要为操作者提供清晰的视觉信息,而且还需要为其提供作业反力大小及运动干涉等信息,因此,研究具有力反馈的电液主-从机器人双向伺服控制技术具有非常重要的理论与现实意义。结合国家自然科学基金资助项目“遥操作6-DOF液压并联机器人的力觉双向伺服控制”（编号:50475011）及教育部优秀青年教师基金课题“具有力觉反馈的远距离操纵工程机器人研究”,在对国内外力觉临场感遥操作机器人系统进行研究分析的基础上,针对已有的遥操作双向伺服控制系统中存在的主-从手位置跟随性差、操作刚性物体时主手抖动以及冲击力大等问题,进行主-从机器人双向伺服控制技术研究。采用二端口网络理论,根据主-从机器人系统两侧运动和力信息的不同融合方式,在兼顾系统稳定性和操作性能的基础上,对论文提出的位置和力全信息双向伺服控制结构进行简化,得到了“P—P+F”等四种可行的简化控制结构,为控制策略的选择奠定了基础。简化了控制结构,减少了交互通道和检测元件数量,提高了系统工作的可靠性、降低了系统的复杂性和成本。针对本文支链上液压缸两端采用虎克铰连接的6-DOF并联操作手,研究其运动学和动力学特性,为并联机器人的控制奠定基础;采用两个6-DOF力反馈操作手构成同构式主-从遥操作实验系统,设计阻抗滑膜控制器,分别在空载、弹性负载和刚性负载情况下,对所提出的基于全信息的四种可行控制结构进行了实验研究,实验结果与理论分析基本相符。本文通过对具有力觉临场感主-从机器人双向伺服控制技术的研究,获得简洁可行的控制结构。特别是其中F—P型全信息双向伺服控制结构及其控制技术应用,取消了从手力传感器,能够有效地隔断当从手和环境作用情况突变时,对操作者产生过大力冲击问题,改善了系统的操作性能,有效解决了主-从遥操作系统中存在的主-从手位置跟随性差、操作刚性物体时主手抖动以及冲击力大等问题。论文研究成果为主-从遥操作双向伺服技术的推广使用奠定了基础。
文广[3]（2008）在《双向液压伺服遥操作机器人的力觉临场感技术研究》文中研究说明力觉临场感遥操作机器人被广泛应用于高温、高压、强辐射、窒息等极限作业环境,而进行力觉临场感遥操作系统的控制理论和控制策略研究,对于提高力觉临场感遥操作机器人的性能具有十分重要的意义。本文结合国家自然科学基金资助项目（编号:50475011）及教育部优秀青年教师基金项目,主要进行了主从遥操作机器人系统控制结构、双向伺服控制策略及控制算法研究,以及主从位置跟随特性和力觉临场感试验。基于主从遥操作机器人系统的二端口网络模型,通过分析位置和力信息二者的相互依存和相互影响的内在关系,从控制结构和原理上,探讨了目前存在的力反馈冲击或位置跟随性差等不足的内在原因,为进行新型双向伺服控制策略的研究提供了理论参考。针对目前双向伺服控制策略中存在的主、从手间位置跟随性差,以及抓取刚性物体时主手所受反馈力冲击过大等问题,提出了一种H∞控制的状态观测器补偿位置型双向伺服控制算法,对反馈力的瞬间冲击和系统内的动力学干扰对系统稳定性的影响以及主从位置跟随特性进行了研究。根据液控马达力控制系统数学模型和双向伺服控制结构,建立了主从遥操作双向伺服控制系统的仿真动力学模型。针对闭环系统稳定性易受控制对象动力学特性变化影响的问题,通过采用H∞控制的状态观测器对液控马达力控制系统进行有效补偿,以及对三种不同双向伺服控制系统进行仿真试验比较,研究了H∞控制的状态观测器补偿位置型双向伺服控制策略的可行性和适用性。建立了一个基于液压伺服控制的具有力觉临场感的异构型双向伺服遥操作工程机器人系统。基于实验室局域网,在空载、抓轮胎、抓石块等三种不同工况下,分别采用力反馈伺服型、并列型及H∞控制的状态观测器补偿位置型三种双向控制策略进行试验比较,对新型位置反馈型双向伺服控制策略的力觉临场感及位置跟随特性进行了试验研究。试验结果表明,本文所提出的状态观测器补偿位置反馈型双向伺服控制策略能有效地改善力觉临场感和主从位置跟随特性,并能很好地解决反馈力瞬间冲击问题。本文所做的研究工作为力觉临场感遥操作机器人走向实用化提供了宝贵经验和关键技术。
何智威[4]（2007）在《基于力觉临场感的遥操作技术研究》文中研究表明遥操作系统可以拓展人类的感知和操作能力,代替人类在危险、恶劣以及极限环境下的完成工作任务,目前已经应用到现实生活中的各个领域,尤其是在航天系统,应用更是广泛。而力觉临场感技术能提高遥操作系统的效率以及可靠性,在整个遥操作系统中具有非常重要的作用。本文主要研究和实现了基于力反馈的遥操作系统,对力觉临场感技术以及基于虚拟现实的力觉遥操作控制技术进行了重点的分析和研究。针对如何加强基于虚拟现实的力觉临场感的问题,本文建立了一个虚拟手的运动映射模型,此模型能有效的利用数据手套采集人手运动信息映射到虚拟场景中,再来控制实际的灵巧手运动。结合课题实践提出了基于实际材料的虚拟力外推的方法,这种方法能够有效的解决力觉临场感信息要求刷新频率很高的问题。同时还实现基于实际传感器的力觉临场感,并对简化的机器人运动学反解和灵巧手手指力觉加强进行了分析和实现。基于虚拟现实的力觉遥操作系统能有效的解决遥操作中时延的问题,但是虚拟场景建模误差会对系统的有效性产生很大的影响。本文通过研究“最佳接近速度”的方法,设计并研究了一套对建模误差具有较强鲁棒性的力觉遥操作控制策略。基于虚拟现实的力觉遥操作系统涉及到很多虚拟外设的使用,本文对力觉遥操作系统中涉及到的一系列重要设备进行介绍并且实现了它们的接口编程。最后,通过实验本文证明了基于实际材料的虚拟力外推的方法和基于虚拟现实的力觉遥操作系统的有效性。
刘威[5]（2006）在《基于虚拟现实的力觉临场感遥操作研究》文中指出工作在交互方式下的具有临场感的遥操作机器人是在危险或者未确定环境下完成作业任务的有效手段。系统通过基于多传感器的人机界面将远地传来的力觉和视觉信息等反馈给操作者,操作者作为控制回路的一部份,连续或者间断的控制从端的机器人完成复杂精细的操作任务。力觉临场感是临场感技术的最主要形式之一,基于力觉临场感的遥操作是系统完成接触作业,如抓取、装配等的重要保证。对于力觉临场感机器人系统,在保证系统稳定性的基础上,提高操作透明性是其完成精细任务的关键。本文通过对力-位置型力觉临场感遥操作场机器人系统控制结构的分析,提出了一种变增益力-位置型控制结构,通过改变从端的位置控制增益,提高了遥操作系统的可操作性。同时通过建立系统的动力学方程,利用李亚普诺夫函数分析了系统在约束运动下的稳定性条件。由于力觉临场感机器人大多工作在太空、海洋等远距离场合,主从端的时延就成为遥操作机器人工作中的主要问题。虚拟现实是克服时延的有力手段,通过建立与远地环境一致的虚拟预测环境,操作者可以和虚拟预测模型交互,利用虚拟机器人提供的反馈信息,获得实时的交互临场感,从而解决了时延的问题,但是这种方式依赖于虚拟模型的精度。为了获得准确的虚拟模型,我们分析了虚拟预测模型的建模技术,提出多传感器反馈信息和先验知识相结合的方法,利用远地反馈的视觉、力觉和位置信息建立和修正遥操作机器人的环境对象模型,提高虚拟预测环境几何建模的精度。将增强现实技术应用到遥操作机器人系统中,提出了采用虚拟预测图形与视频图像融合技术,将机器人的仿真模型与机器人的视频图像在同一显示窗口中进行精确的叠加和融合,并利用融合结果对虚拟模型进行在线修正。采用滑动平均最小二乘法（SALS）来实时辨识远地工作环境的质量、阻尼和刚度,建立和修正远地环境的动力学模型。分析了环境的动力学模型,改进了分区描述环境的非线性动力学特性的方法,将从手与环境的接触过程分为碰撞、平稳接触和离开三个阶段,分别对这三个阶段建立了动力学模型。建立了环境在稳定接触过程中的阻抗模型,提出了虚拟力的计算方法。本文通过将虚拟预测环境作为时间前向观测器,构造了基于虚拟现实的力反馈遥操作机器人系统的动力学方程,并在此基础上提出和分析了基于虚拟预测环境误差补偿的控制方法。同时,通过构造了系统的李亚普诺夫函数,对系统的稳定性条件作了进一步分析。最后,分析了系统基于虚拟现实误差补偿控制方法的透明性条件。本文结合国家航天863项目“空间遥操作机器人虚拟预测环境的建模与控制”,建立了一套基于虚拟现实的单自由度力觉临场感遥操作系统,针对质量-弹簧-阻尼环境模型,利用计算机网络模拟空间站和地面之间的大时延,实现了主从机械手的遥控作业。分析和验证了所提出的各种控制算法的有效性。实验结果表明,在时延为030秒的情况下,系统具有良好的稳定性,达到了较好的位置及力跟踪效果。
倪涛[6]（2006）在《有力觉及视觉临场感的遥操作机器人系统研究》文中研究指明具有临场感的遥操作系统可以在人难以靠近的高温、高压、强辐射、窒息等极限环境下进行复杂的作业。借助于遥操作系统提供的力觉、视觉临场感,可以使操作者真实地感受到机器人与被操作物体以及环境的相互作用,可以提高遥操纵作业的作业质量与作业速度。所以进行“具有临场感遥操作机器人的研究”具有十分重要的意义。本文结合国家自然科学基金资助项目“遥操纵6自由度液压并联机械手的力觉双向伺服控制”（编号:50475011）及教育部优秀青年教师基金项目“具有力觉反馈的远距离操纵工程机器人研究”,在广泛调研国内外临场感遥操作机器人的基础上,建成一个具有力觉和视觉临场感的主-从式遥操作机器人系统。该系统的主手采用自主研制的两自由度液压驱动异构力反馈操纵杆,克服了传统的电机驱动主手刚度过小,力反馈效果不明显等缺点,在国内的力反馈操纵杆研究领域迈出了开创性的一步。针对力反馈操纵杆采用液压驱动,操作者在正常情况下无法直接扳动该操纵手柄这一特点,在综合比较分析传统的力直接反馈型、力偏差型以及对称型三种双向伺服控制算法特点的基础上,提出了并列型以及改进并列型双向伺服控制策略,并进行了试验研究。为提高遥操作的视觉临场感,提出虚拟现实辅助遥操作的控制策略,不仅为操作者提供友好的人机交互界面,弥补单一视频反馈无线通讯伴随的图像抖动及模糊不清,而且在一定程度上缓和了遥操作系统中普遍存在的大时延问题所带来的不利影响。试验表明这种具有高度临场感提示的操作方式与单纯依靠从现场传来的视觉图像而进行的遥控操作相比,可以大大提高工作效率,用于抢险可以节约宝贵的时间。随着社会的进步与经济的发展,人们对抢险工作提出了越来越高的要求,具有临场感提示的遥操纵机器人系统将在未来抢险作业、海底资源开发等领域中发挥重要的作用,并创造出重大的经济效益与社会效益。
魏海龙[7]（2006）在《主—从遥操作工程机器人力反馈系统研究》文中认为以主-从遥操作机器人为核心的临场感遥操作系统可以在人难以靠近的高温、高压、强辐射、窒息等极限环境下进行复杂的操纵作业。借助于遥操作系统提供的力觉临场感,当机器人与环境相互作用时,操作者能完成复杂和精细的作业任务,力和接触感觉的反馈可以大大提高遥控作业的效率和精确性。所以进行“具有临场感遥操作机器人的研究”具有十分重要的意义。本文在对国内外临场感遥操作机器人研究分析的基础上,建成了具有力觉反馈的单自由度双向液压伺服机器人系统。以单自由度双向伺服的电液控制系统为研究对象,分析电液比例控制原理及电液比例阀的频响特性,设计了电液比例控制的核心部位——比例阀控制器。设计了PD串联校正控制器,使液压缸位置控制获得良好的静态和动态特性。设计了基于Windows平台的机器人控制软件,包括设备驱动程序以及多线程程序。针对遥操作系统中的力觉反馈问题,综合比较了力偏差型、并列型以及改进并列型三种双向伺服控制算法的特点,并分别进行了试验研究。试验表明,采用新型双向伺服控制方法可使操作者感觉到从动机构与环境接触力的大小,有利于操纵者及时把握从动机构的当前位置及干涉情况,从而使操纵作业的工作效率大大提高。这种具有力觉临场感提示的操作方式可以大大提高工作效率,用于抢险可以节约宝贵的时间。
侯文卓[8]（2006）在《液压伺服六自由度力反馈手控器的设计研究》文中研究说明以主—从操纵机器人为核心的临场感遥操作系统可以在人难以靠近的极限环境下进行复杂的操纵作业。当机器人与环境相互作用时,只有在力觉临场感的指导下,操作者才能完成复杂和精细的作业任务,力和接触感觉的反馈可以大大提高遥控作业的效率和精确性。本文所研究的手控器是临场感技术或虚拟现实技术中的人机交互界面,也是主从遥操作机器人系统的关键设备之一。它可以向遥操作机器人系统传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力、力矩信息,为操作者提供力觉临场感。本文设计的液压六自由度手控器,主体由一个6DOFStewart平台、电液伺服控制系统及控制与检测系统等组成。在研究各部结构组成对手控器性能影响的基础上,对各部分组成的结构尺寸等重要参数进行设计;并以阀控非对称液压缸为例,建立了液压伺服系统的动态模型,给出了该系统的仿真模型,利用MATLAB中的SIMULINK的图形功能对液压系统的动态特性及稳定性进行仿真;针对遥操作系统中存在的力觉反馈问题,提出了新型双向伺服控制方法。
于涛[9]（2005）在《具有力觉反馈的遥操作机器人研究》文中进行了进一步梳理以主、从操纵机器人为核心的临场感遥操作系统可以在人难以靠近的极限环境下进行复杂的操纵作业。当机器人与环境相互作用时,只有在力觉临场感的指导下,操作者才能完成复杂和精细的作业任务,力和接触感觉的反馈可以大大提高遥控作业的效率和精确性。本文在对国内外临场感遥操作机器人研究分析的基础上,建成了具有力反馈的单自由度双向液压伺服机器人系统。针对遥操作系统中存在的力觉反馈问题,提出了新型双向伺服控制方法,并通过实验验证了其可行性。实验表明,采用新型双向伺服控制方法可使操作者感觉到从动机构与环境接触力的大小,有利于操纵者及时把握从动机构的当前位置及干涉情况,从而可使操纵作业的工作效率大大提高。
陈俊杰,薛晓红,黄惟一[10]（2004）在《临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略》文中指出时延问题是临场感遥操作机器人系统中亟需解决的首要问题。为了了解临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略及其最近的研究进展 ;指出基于虚拟现实技术的临场感遥操作机器人系统是今后临场感机器人技术研究和发展的主潮流 ;认为致力于设计并研究对几何建模误差和动力学建模误差均具有鲁棒性的临场感遥操作机器人系统 ,才是有效地解决系统通信时延问题 ,并使其系统稳定 ,又具有良好可操作性的切实可行的办法。
二、基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究（论文提纲范文）
（1）力觉临场感遥操作机器人（1）:技术发展与现状（论文提纲范文）
| 1 临场感遥操作机器人技术的诞生 |
| 2 临场感技术的分类与临场感遥操作机器人系统的组成 |
| 3 临场感遥操作机器人技术在主要应用领域的发展情况 |
| 3.1 临场感遥操作机器人技术在原子能领域的发展 |
| 3.2 临场感遥操作机器人技术在空间探索领域的发展 |
| 3.3 临场感遥操作机器人技术在医疗领域的发展 |
| 4 力觉临场感遥操作机器人的传感技术 |
| 4.1 测量操作者运动的传感技术 |
| 4.2 机器人与环境交互感知的非视觉传感技术 |
| 5 临场感遥操作机器人的力/触觉再现技术 |
| 6 力觉临场感遥操作机器人的大时延控制技术 |
| 7 力觉临场感遥操作机器人的虚拟预测环境建模技术 |
| 8 东南大学的研究进展 |
| 8.1 远程康复医疗机器人 |
| 8.2 小型核化探测与应急处置遥操作机器人 |
| 9 今后的发展重点 |
| 10 结束语 |
（2）具有力反馈的6-DOF电液主—从机器人双向伺服控制技术研究（论文提纲范文）
| 提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 力觉临场感遥操作机器人的应用领域概述 |
| 1.3 力反馈遥操作操作手的研究概述 |
| 1.4 力反馈遥操作双向伺服控制方法研究进展 |
| 1.5 遥操作双向伺服控制系统存在的主要问题 |
| 1.6 研究的目的和内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 主-从遥操作双向伺服控制性能研究 |
| 2.1 主-从操作系统的稳定性 |
| 2.1.1 遥操作主-从控制系统网络模型 |
| 2.1.2 主-从操作系统的无源稳定性 |
| 2.1.3 时延对主-从遥操作系统性能的影响 |
| 2.1.4 基于无源稳定性的控制方法 |
| 2.1.5 绝对稳定性 |
| 2.1.6 绝对稳定性和无源稳定性的比较 |
| 2.2 主-从操作系统的操作性能 |
| 2.2.1 力反馈主-从遥操作控制系统的透明性 |
| 2.2.2 力反馈主-从遥操作控制系统透明度评价方法 |
| 2.2.3 时延对透明度的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 主-从遥操作双向伺服控制结构研究 |
| 3.1 现有力觉临场感双向伺服控制结构分析 |
| 3.2 位置（速度）和力全信息双向伺服控制结构研究 |
| 3.3 位置（速度）和力交互信息通道的结构简化研究 |
| 3.3.1 三通讯通道全信息结构 |
| 3.3.2 二通讯通道全信息结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 6-DOF 并联操作手运动学及动力学特性研究 |
| 4.1 6-DOF 主-从操作手的结构原理 |
| 4.2 主-从机器人的运动学研究 |
| 4.2.1 6-DOF 操作手坐标系建立及原始工作位置 |
| 4.2.2 6-DOF 遥操作机器人变长杆长度求解 |
| 4.3 6-DOF 并联主-从机器人的动力学研究 |
| 4.3.1 6-DOF 并联机器人动力学方程 |
| 4.3.2 6-DOF 并联机器人Jacobi 矩阵 |
| 4.3.3 6-DOF 运动平台的动力学分析 |
| 4.3.4 6-DOF 主-从机器人动力学研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 6-DOF 主-从手力反馈双向伺服控制实验研究 |
| 5.1 基于阻抗-滑膜的主-从伺服控制器 |
| 5.1.1 滑膜控制 |
| 5.1.2 无时延时的主-从伺服控制器设计 |
| 5.1.3 带时延的主-从伺服控制器设计 |
| 5.2 实验目的及实验内容 |
| 5.2.1 实验目的 |
| 5.2.2 实验内容 |
| 5.3 实验系统简介 |
| 5.3.1 实验系统构成 |
| 5.3.2 6-DOF 电液伺服力反馈操作手 |
| 5.3.3 电液伺服系统 |
| 5.3.4 主-从遥操作手测控系统 |
| 5.4 主-从遥操作双向伺服系统临场感实验研究 |
| 5.4.1 空载性能实验 |
| 5.4.2 弹性负载性能实验 |
| 5.4.3 接触硬物实验 |
| 5.4.4 实验结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作与创新点 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献（References） |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
（3）双向液压伺服遥操作机器人的力觉临场感技术研究（论文提纲范文）
| 提要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 力觉临场感遥操作机器人研究现状 |
| 1.3 力反馈双向控制技术研究概况 |
| 1.3.1 力反馈双向控制技术研究热点 |
| 1.3.2 力反馈双向控制技术的应用领域 |
| 1.4 力反馈操纵杆研究概况 |
| 1.4.1 力反馈操纵杆的主要特性 |
| 1.4.2 力反馈操纵杆的研究现状 |
| 1.4.3 力反馈操纵杆研究的方向与趋势 |
| 1.5 存在的主要问题 |
| 1.6 本文研究的主要内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第2章 主从遥操作机器人系统总体框架 |
| 2.1 主从遥操作机器人系统的工作原理 |
| 2.2 主从遥操作机器人系统总体构成 |
| 2.2.1 2DOF力反馈操纵杆 |
| 2.2.2 4DOF液压伺服串联机械手 |
| 2.2.3 电液伺服控制子系统 |
| 2.2.4 位置伺服控制子系统 |
| 2.2.5 力反馈控制子系统 |
| 2.2.6 数据通信子系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 主从遥操作机器人双向伺服控制策略研究 |
| 3.1 常用主从遥操作双向控制系统操作性能评价方法 |
| 3.2 常用双向伺服控制系统性能分析 |
| 3.3 常用双向伺服控制理论与结构分析 |
| 3.4 新型位置反馈型双向伺服控制策略 |
| 3.4.1 位置反馈型双向控制理论 |
| 3.4.2 位置反馈型双向控制策略结构分析 |
| 3.5 时延环节下的遥操作双向伺服控制策略分析 |
| 3.5.1 直接控制 |
| 3.5.2 监督控制 |
| 3.5.3 预测显示控制 |
| 3.5.4 基于事件控制 |
| 3.5.5 现代控制方法 |
| 3.6 H_∞控制的状态观测器补偿位置反馈型控制策略 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 液控马达系统特性分析及控制算法仿真 |
| 4.1 液控马达力控制系统数学模型及特性分析 |
| 4.1.1 阀控摆动液压马达动力机构传递函数 |
| 4.1.2 电液操纵杆力伺服控制系统 |
| 4.1.3 系统开环传递函数计算 |
| 4.1.4 阀控马达力伺服系统特性分析 |
| 4.2 H_∞控制的状态观测器分析与设计 |
| 4.2.1 状态空间描述 |
| 4.2.2 H_∞控制的状态反馈理论 |
| 4.2.3 H_∞控制的观测器设计 |
| 4.2.4 稳定性分析 |
| 4.3 双向伺服控制算法仿真 |
| 4.3.1 双向伺服控制算法 |
| 4.3.2 仿真结果对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 主从遥操作双向伺服控制试验研究 |
| 5.1 试验目的和试验内容 |
| 5.2 主从遥操作机器人试验系统构成 |
| 5.2.1 主从遥操作机器人试验系统的硬件 |
| 5.2.2 主从遥操纵机器人试验系统的软件 |
| 5.3 2DOF同构型主从遥操作系统力觉临场感试验 |
| 5.4 4DOF异构型主从遥操作系统力觉临场感试验 |
| 5.4.1 网络时延测试试验 |
| 5.4.2 4DOF液压伺服串联机械手位置跟随试验 |
| 5.4.3 4DOF主从遥操作机器人力觉临场感试验 |
| 5.4.4 网络时延分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 继续研究的方向 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的学术论文及科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
（4）基于力觉临场感的遥操作技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究意义 |
| 1.2 国内外研究情况综述 |
| 1.2.1 力觉临场感 |
| 1.2.2 虚拟现实力觉遥操作控制策略 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 力觉临场感技术 |
| 2.1 力觉临场感系统 |
| 2.2 基于虚拟现实的力觉临场感技术 |
| 2.2.1 虚拟现实中获得力觉临场感存在的问题 |
| 2.2.2 虚拟手的运动映射 |
| 2.2.3 以手指歪曲角度代替手指空间位置的计算 |
| 2.2.4 基于实际材料的虚拟力外推 |
| 2.3 基于传感器的力觉临场感技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于力觉临场感的遥操作控制策略 |
| 3.1 大时延下的遥操作控制策略 |
| 3.2 基于力反馈的遥操作控制策略 |
| 3.3 建模误差对系统影响 |
| 3.4 最佳接近速度 |
| 3.4.1 最佳接近速度定义 |
| 3.4.2 最佳接近速度的作用 |
| 3.5 具有纠错能力的力觉遥操作系统 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 力反馈机械臂遥操作系统及接口实现 |
| 4.1 力反馈机械臂遥操作系统 |
| 4.2 力反馈器接口实现 |
| 4.2.1 力反馈器工作原理 |
| 4.2.2 力反馈器接口实现 |
| 4.3 位置跟踪器其接口实现 |
| 4.3.1 位置跟踪器介绍 |
| 4.3.2 位置跟踪器接口实现 |
| 4.4 数据手套接口实现 |
| 4.4.1 数据手套工作原理 |
| 4.4.2 数据手套接口实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 实验及其结果分析 |
| 5.1 抓取力实验 |
| 5.2 基于实际材料的力反馈试验 |
| 5.3 虚拟现实力觉临场感遥操作实验 |
| 5.3.1 实验平台的建立 |
| 5.3.2 具体实验及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）基于虚拟现实的力觉临场感遥操作研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 力觉临场感遥操作机器人研究背景及意义 |
| 1.2 遥操作机器人控制算法研究进展 |
| 1.3 基于虚拟现实的遥操作机器人的应用 |
| 1.3.1 虚拟现实的兴起 |
| 1.3.2 虚拟现实在遥操作机器人领域的应用 |
| 1.4 目前存在的问题 |
| 1.5 本文研究的意义和主要内容 |
| 1.6 本文的主要创新点 |
| 第二章 力反馈遥操作的变增益控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 力觉临场感系统操作性能评价方法 |
| 2.3 几种不同控制结构力觉临场感系统的操作性能分析 |
| 2.4 力-位置型控制结构的透明性分析 |
| 2.5 稳定性研究 |
| 2.6 实验分析 |
| 2.6.1 单自由系统的受力分析 |
| 2.6.2 控制方式的选择 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 虚拟环境建模方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维几何模型的建立 |
| 3.2.1 三维建模工具 |
| 3.2.2 机器人三维建模 |
| 3.2.3 三维模型的读取与绘制 |
| 3.3 增强现实技术 |
| 3.3.1 实现结构 |
| 3.3.2 摄像头的标定 |
| 3.3.3 图像图形的叠加 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 虚拟力反馈 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 虚拟环境碰撞模型 |
| 4.3 虚拟力反馈 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于虚拟预测环境模型的在线修正 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型误差的影响 |
| 5.2 虚拟预测环境几何建模及其误差修正 |
| 5.2.1 摄像头畸变修正 |
| 5.2.2 图形图像的融合 |
| 5.2.3 从手力、位置信息融合修正 |
| 5.2.4 修正效果 |
| 5.3 虚拟预测环境动力学建模及其误差修正 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于虚拟预测模型的遥操作系统稳定性和透明性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 误差补偿控制 |
| 6.3 系统稳定性分析 |
| 6.4 系统透明性研究 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 实验研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 基于虚拟现实的遥操作机器人系统结构 |
| 7.3 基于虚拟现实的单自由度力觉临场感系统 |
| 7.3.1 硬件系统 |
| 7.3.2 软件系统 |
| 7.4 网络通讯的实现 |
| 7.5 实验系统的功能 |
| 7.6 工作环境设置 |
| 7.7 系统工作方法 |
| 7.8 实验设置 |
| 7.9 实验结果 |
| 7.10 实验结果分析 |
| 7.11 本章小结 |
| 第八章 结论 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 今后的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间参加的科研项目、发表论文和成果 |
（6）有力觉及视觉临场感的遥操作机器人系统研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 临场感遥操作机器人的研究背景 |
| 1.2 遥操作机器人的研究概述 |
| 1.3 临场感技术研究概述 |
| 1.4 遥操作力反馈操纵杆的研究 |
| 1.5 临场感遥操作系统目前主要研究进展及存在的问题 |
| 1.5.1 监控和协作控制 |
| 1.5.2 具有VR 辅助的遥操作 |
| 1.5.3 具有通信时延的遥操作 |
| 1.6 本文的主要内容 |
| 第二章 临场感遥操作机器人系统组成 |
| 2.1 临场感遥操作系统概述 |
| 2.2 临场感遥操作机器人系统总体构成 |
| 2.2.1 主手操纵杆子系统 |
| 2.2.2 从机械手子系统 |
| 2.2.3 电液控制子系统 |
| 2.2.4 位移伺服控制子系统 |
| 2.2.5 力觉临场感子系统 |
| 2.2.6 无线通信及视频处理子系统 |
| 2.2.7 视觉虚拟现实子系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 四自由度机械手运动学与动力学分析 |
| 3.1 四自由度机械手的运动学方程 |
| 3.1.1 机械手连杆的几何参数 |
| 3.1.2 机械手的连杆坐标系 |
| 3.1.3 连杆变换矩阵及正向运动学 |
| 3.1.4 机械手关节液压缸伸长与摆角的关系 |
| 3.2 四自由度机械手的动力学方程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 遥操作机器人控制软件设计 |
| 4.1 控制器主要软件模块及功能 |
| 4.2 无线网络通讯环节的软件设计 |
| 4.2.1 网络通信协议的选取 |
| 4.2.2 控制命令与反馈信息的传输 |
| 4.2.3 视频图像的传输 |
| 4.2.4 通讯程序实现要点 |
| 4.3 多线程及异步程序设计技术 |
| 4.4 基于设备驱动程序的实时控制 |
| 4.4.1 虚拟设备驱动程序简介 |
| 4.4.2 VxD 的开发与设计 |
| 4.4.3 驱动程序与应用程序的通讯 |
| 4.4.4 应用程序对中断事件的响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 面向对象的机器人虚拟仿真环境设计 |
| 5.1 OPENGL 系统介绍 |
| 5.1.1 OpenGL 体系结构 |
| 5.1.2 OpenGL 工作流程 |
| 5.2 图形机器人模型的建立 |
| 5.2.1 机器人基本几何体的三维构建 |
| 5.2.2 立体感图形的生成 |
| 5.2.3 机器人模型的运动实现 |
| 5.3 图形机器人的碰撞检测 |
| 5.3.1 图形机器人抓取物体的精确碰撞检测 |
| 5.3.2 图形机器人移动物体的精确碰撞检测 |
| 5.4 图形机器人的碰撞检测实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 液压缸位置伺服控制系统设计 |
| 6.1 电液位置伺服系统组成 |
| 6.2 电液控制系统模型 |
| 6.3 电液比例控制器设计 |
| 6.4 PID 串联校正控制器设计 |
| 6.4.1 PID 控制算法介绍 |
| 6.4.2 位置控制环节的数字PD 串联校正 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 主－从遥操作双向伺服控制 |
| 7.1 双向伺服控制理论 |
| 7.2 主－从双向伺服控制类型 |
| 7.3 操纵杆伺服控制及力觉临场感试验 |
| 7.3.1 液压驱动操纵杆的伺服控制原理 |
| 7.3.2 操纵杆的力觉反馈 |
| 7.4 单自由度主－从遥操作试验 |
| 7.4.1 试验方案 |
| 7.4.2 力传感器信号处理 |
| 7.4.3 力觉双向伺服算法比较试验 |
| 7.5 两自由度液压操纵杆主－从遥操作试验 |
| 7.5.1 机械手力觉临场感试验 |
| 7.5.2 工程机器人位置跟随试验 |
| 7.6 具有通信时延的遥操作及试验研究 |
| 7.6.1 基于虚拟现实的遥控作业试验平台 |
| 7.6.2 大时延环境下的遥操作实验 |
| 7.7 本章小结 |
| 第八章 全文总结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的学术论文及科研成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
（7）主—从遥操作工程机器人力反馈系统研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究的工程背景 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 虚拟现实临场感遥操作机器人研究概述 |
| 1.4.1 虚拟现实技术概念与特点 |
| 1.4.2 遥操作机器人系统的组成和功能 |
| 1.4.3 国外遥操作机器人研究与应用 |
| 1.4.4 国内研究现状 |
| 1.5 临场感技术研究概述 |
| 1.6 力觉临场感的基本特征 |
| 1.7 遥操作力反馈操纵杆机构设计综述 |
| 1.8 本文主要研究内容 |
| 第二章 主-从遥操作工程机器人双向伺服系统研究 |
| 2.1 主-从遥操作机器人系统构成 |
| 2.2 主-从遥操作机器人机械手本体设计 |
| 2.3 电液比例控制子系统 |
| 2.4 双向伺服控制子系统 |
| 2.4.1 位移伺服控制部分 |
| 2.4.2 力觉临场感部分 |
| 2.5 视觉临场感子系统 |
| 2.6 无线通信子系统 |
| 2.7 单自由度主-从遥操作机器人双向伺服系统建立 |
| 2.7.1 单自由度双向伺服系统原理及组成 |
| 2.7.2 单自由度双向伺服系统建立 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 电液位置伺服控制系统研究 |
| 3.1 电液控制系统模型 |
| 3.2 PID 串联校正控制器设计 |
| 3.2.1 PID 控制算法介绍 |
| 3.2.2 位置控制环节的数字PID 串联校正 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 主-从遥操作机器人系统控制软件设计 |
| 4.1 控制软件主要模块及功能 |
| 4.2 多线程及异步程序设计技术 |
| 4.3 基于设备驱动程序的实时控制 |
| 4.3.1 虚拟设备驱动程序简介 |
| 4.3.2 虚拟设备驱动程序VXD |
| 4.3.3 驱动程序与应用程序的通讯 |
| 4.3.4 应用程序对中断事件的响应 |
| 4.3.5 双向伺服控制程序 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 主-从遥操作双向伺服控制策略及试验研究 |
| 5.1 双向伺服控制理论 |
| 5.2 主-从双向伺服控制策略类型 |
| 5.3 主手伺服控制及力临场感性能试验 |
| 5.3.1 单自由度力反馈主手伺服控制原理 |
| 5.3.2 主手的力觉反馈性能试验 |
| 5.4 单自由度主-从操作试验 |
| 5.4.1 试验系统构成及原理 |
| 5.4.2 力信号处理电路 |
| 5.4.3 力觉双向伺服控制策略比较试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致 谢 |
（8）液压伺服六自由度力反馈手控器的设计研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 遥操作机器人发展概况 |
| 1.3 力觉临场感技术研究与发展 |
| 1.3.1 临场感技术综述 |
| 1.3.2 临场感技术主要研究内容 |
| 1.3.3 力觉临场感技术综述 |
| 1.3.4 力觉临场感遥操作机器人控制系统研究现状 |
| 1.4 国内外研究中存在的主要问题 |
| 1.5 本文的主要研究任务 |
| 第二章 六自由度力反馈手控器的系统组成 |
| 2.1 液压伺服系统总体构成 |
| 2.1.1 液压系统的主要技术性能指标和几何尺寸 |
| 2.1.2 液压泵站 |
| 2.1.3 伺服液压缸的设计 |
| 2.1.4 球铰元件的选择 |
| 2.1.5 位移传感器的选择 |
| 2.1.6 力传感器的选择 |
| 2.2 电液控制子系统的构成 |
| 2.3 双向伺服控制子系统 |
| 2.3.1 位移伺服控制部分 |
| 2.3.2 力反馈控制部分 |
| 第三章 系统控制理论分析 |
| 3.1 从动侧控制器设计 |
| 3.1.1 电液伺服控制系统建模 |
| 3.1.2 PID 串联校正控制器设计 |
| 3.1.3 位置控制部分数字PID 串联校正 |
| 3.2 主动侧控制器设计 |
| 3.3 新型双向伺服控制方法 |
| 3.4 控制系统的软件设计 |
| 3.4.1 多线程技术概述 |
| 3.4.2 虚拟设备驱动程序VxD |
| 3.4.3 双向伺服控制程序框图 |
| 第四章 系统的仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 动态特性的数学模型的建立 |
| 4.2.1 控制策略 |
| 4.2.2 MATLAB 仿真 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 致谢 |
（9）具有力觉反馈的遥操作机器人研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 遥操作机器人发展概况 |
| 1.3 力觉临场感技术研究与发展 |
| 1.3.1 临场感技术综述 |
| 1.3.2 临场感技术主要研究内容 |
| 1.3.3 力觉临场感技术综述 |
| 1.3.4 力觉临场感遥操作机器人控制系统研究现状 |
| 1.4 国内外研究中存在的主要问题 |
| 1.5 本文的主要研究任务 |
| 1.6 本文的结构组成 |
| 第二章 双向伺服控制理论的研究与发展 |
| 2.1 电随动系统双向伺服理论研究与发展 |
| 2.2 电液伺服系统双向伺服理论研究与发展 |
| 第三章 单自由度双向液压伺服系统建立 |
| 3.1 系统的总体构成 |
| 3.2 电液比例控制子系统 |
| 3.3 双向伺服控制子系统 |
| 3.3.1 位移伺服控制部分 |
| 3.3.2 力反馈控制部分 |
| 第四章 双向伺服控制系统设计 |
| 4.1 主动侧控制器设计 |
| 4.1.1 电液比例控制系统建模 |
| 4.1.2 PID串联校正控制器设计 |
| 4.1.3 位置控制部分数字PID 串联校正 |
| 4.2 从动侧控制器设计 |
| 4.3 新型双向伺服控制方法 |
| 4.4 控制系统的软件设计 |
| 4.4.1 多线程技术概述 |
| 4.4.2 虚拟设备驱动程序VxD |
| 4.4.3 双向伺服控制程序框图 |
| 第五章 实验及数据分析 |
| 5.1 实验方案 |
| 5.2 实验数据分析 |
| 5.2.1 主从位置控制实验 |
| 5.2.2 双向伺服控制实验 |
| 5.3 实验总结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 今后需要努力做好的工作 |
| 参考文献 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 致谢 |
（10）临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略（论文提纲范文）
| 1 临场感遥操作机器人系统构成 |
| 2 研究发展策略 |
| 2.1 基于电路网络理论的无源控制法则克服系统通信时延 |
| 2.1.1 散射理论和波变量理论法 |
| 2.1.2 Hannaford的实验研究 |
| 2.2 基于现代控制理论的控制算法克服系统通信时延 |
| 2.3 基于虚拟现实技术的控制结构和控制算法克服系统通信时延 |
| 2.3.1 模型修正法 |
| 2.3.2 “虚拟夹具”法 |
| 2.3.3 建模误差的鲁棒性法 |
| 3 结论与展望 |
四、基于虚拟现实的临场感遥控作业系统研究（论文参考文献）
- [1]力觉临场感遥操作机器人（1）:技术发展与现状[J]. 宋爱国. 南京信息工程大学学报(自然科学版), 2013(01)
- [2]具有力反馈的6-DOF电液主—从机器人双向伺服控制技术研究[D]. 张祝新. 吉林大学, 2009(07)
- [3]双向液压伺服遥操作机器人的力觉临场感技术研究[D]. 文广. 吉林大学, 2008(07)
- [4]基于力觉临场感的遥操作技术研究[D]. 何智威. 华中科技大学, 2007(05)
- [5]基于虚拟现实的力觉临场感遥操作研究[D]. 刘威. 东南大学, 2006(04)
- [6]有力觉及视觉临场感的遥操作机器人系统研究[D]. 倪涛. 吉林大学, 2006(11)
- [7]主—从遥操作工程机器人力反馈系统研究[D]. 魏海龙. 吉林大学, 2006(10)
- [8]液压伺服六自由度力反馈手控器的设计研究[D]. 侯文卓. 吉林大学, 2006(10)
- [9]具有力觉反馈的遥操作机器人研究[D]. 于涛. 吉林大学, 2005(06)
- [10]临场感遥操作机器人系统克服时延影响的研究发展策略[J]. 陈俊杰,薛晓红,黄惟一. 传感技术学报, 2004(02)