基于波變量方法的移動(dòng)操作臂網(wǎng)絡(luò)遙操作控制研究.pdf

1、操作者通過遙操作技術(shù)與遠(yuǎn)端環(huán)境進(jìn)行交互,既可以將人類的智能擴(kuò)展到遠(yuǎn)端,又可以在提高工作效率的同時(shí)保證操作者的安全性。采用網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用對(duì)象。移動(dòng)操作臂具有工作空間大、自由度冗余、對(duì)復(fù)雜任務(wù)適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn),更適用于空間探測(cè)、醫(yī)療、核工業(yè)、軍事訓(xùn)練等領(lǐng)域。在遙操作系統(tǒng)中增加動(dòng)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(fù)雜任務(wù)的能力。然而,網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)延會(huì)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(shí)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(duì)變時(shí)延條件下的移動(dòng)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(dòng)操作臂運(yùn)動(dòng)學(xué)。根據(jù)操作臂臂型和當(dāng)前關(guān)節(jié)角狀態(tài)求解操作臂正逆運(yùn)動(dòng)學(xué);針對(duì)移動(dòng)操作臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出一種關(guān)節(jié)等效和關(guān)節(jié)優(yōu)化的冗余逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法。對(duì)操作臂靜力學(xué)進(jìn)行分析,推導(dǎo)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(shí)現(xiàn)了PhantomDesktop六自由度力反饋主手對(duì)移動(dòng)操作臂的控制。實(shí)驗(yàn)證明通過該控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)主手對(duì)移動(dòng)操作臂的良好控制。
　　分析變時(shí)延條件下傳統(tǒng)波變量方法的無源性,提出基于擾動(dòng)觀察器的移動(dòng)操作臂遙操作系統(tǒng)波變量三通道控制結(jié)構(gòu),解決了變時(shí)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(duì)變時(shí)延條件提出將變時(shí)延控制算法與波預(yù)測(cè)方法相結(jié)合,利用變時(shí)延控制算法的無源穩(wěn)定性和波預(yù)測(cè)方法良好的透明性來提高系統(tǒng)綜合性