基于無源控制的多自由度遙操作機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著Internet覆蓋范圍的增加、網(wǎng)絡(luò)速度的提升，基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)得到了更快的發(fā)展。該系統(tǒng)拓展了人們的操縱范圍，使人們?cè)谔铡⑸詈５任ｋU(xiǎn)環(huán)境下正常工作。直到現(xiàn)在，遙操作機(jī)器人系統(tǒng)更被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，但是Internet引入的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包等問題仍是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的最重要的問題，是無數(shù)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。文章從遙操作機(jī)器人系統(tǒng)模型及結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)控制兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　本文首先分析了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)

2、構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)歐拉-拉格朗日機(jī)械方程（質(zhì)量塊-彈簧-阻尼模型理論）提出了系統(tǒng)主從端多自由度機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型、環(huán)境模型;并在北京到上海真實(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)模型。其次，本文介紹了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)已有的結(jié)構(gòu)并引入了本文所用的結(jié)構(gòu)。
　　在上面工作的基礎(chǔ)上，本文首先分析了與遙操作系統(tǒng)相關(guān)的無源控制理論以及自適應(yīng)控制理論，并根據(jù)理論以及主從端控制器控制目的的不同，針對(duì)性地在主端引入無源控制器，在從端引入自適應(yīng)逆動(dòng)力學(xué)控制器

3、。此外，穩(wěn)定性是遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的基礎(chǔ)，目前在分析系統(tǒng)穩(wěn)定性上有許多方法，本文針對(duì)所提出的遙操作系統(tǒng)的具體情況，分別利用無源理論及Lyapunov穩(wěn)定性分析方法證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并引入了一種簡(jiǎn)單有效的透明性量化方法，利用透明性量化因子分析系統(tǒng)的透明程度。
　　仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，本文搭建了2-自由度遙操作機(jī)器人系統(tǒng)，在北京到上海真實(shí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)主從端速度信號(hào)、力信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和透明性。此外，本文設(shè)