基于波變量方法的移動操作臂網絡遙操作控制研究.pdf

1、操作者通過遙操作技術與遠端環(huán)境進行交互,既可以將人類的智能擴展到遠端,又可以在提高工作效率的同時保證操作者的安全性。采用網絡通訊作為遙操作系統(tǒng)的通訊媒介,拓寬了遙操作系統(tǒng)的應用領域和應用對象。移動操作臂具有工作空間大、自由度冗余、對復雜任務適應能力強等特點,更適用于空間探測、醫(yī)療、核工業(yè)、軍事訓練等領域。在遙操作系統(tǒng)中增加動態(tài)力反饋能使操作者感受與環(huán)境之間的交互,可以提高操作者完成復雜任務的能力。然而,網絡通訊時延會給力反饋遙操作系統(tǒng)帶

2、來不穩(wěn)定并造成系統(tǒng)透明性下降?；跓o源性理論的波變量方法可以在任意定時延條件下保證系統(tǒng)的無源穩(wěn)定性,論文基于波變量方法針對變時延條件下的移動操作臂力反饋遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性、透明性展開研究。
　　分析了九自由度移動操作臂運動學。根據操作臂臂型和當前關節(jié)角狀態(tài)求解操作臂正逆運動學;針對移動操作臂的結構特點,提出一種關節(jié)等效和關節(jié)優(yōu)化的冗余逆運動學算法。對操作臂靜力學進行分析,推導了力雅可比矩陣。提出一種基于操作臂奇異性和主手操作空間的

3、冗余控制策略,實現了PhantomDesktop六自由度力反饋主手對移動操作臂的控制。實驗證明通過該控制策略能夠實現主手對移動操作臂的良好控制。
　　分析變時延條件下傳統(tǒng)波變量方法的無源性,提出基于擾動觀察器的移動操作臂遙操作系統(tǒng)波變量三通道控制結構,解決了變時延條件下波變量方法不能滿足無源性穩(wěn)定條件的問題。針對變時延條件提出將變時延控制算法與波預測方法相結合,利用變時延控制算法的無源穩(wěn)定性和波預測方法良好的透明性來提高系統(tǒng)綜合性