基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)控制研究.pdf

1、基于Internet的機(jī)器人遙操作技術(shù)就是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)利用機(jī)器人對(duì)遠(yuǎn)距離環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)和操作的技術(shù)。它拓展人類在太空、深海、核環(huán)境等危險(xiǎn)情況下的作業(yè)能力，代替人類完成危險(xiǎn)、惡劣以及極限環(huán)境下的作業(yè)任務(wù)，因而在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)前先進(jìn)機(jī)器人領(lǐng)域中重要的前沿課題和研究熱點(diǎn)。而基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)控制研究是其中一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的課題，它將遙操作技術(shù)的發(fā)展提高到了一個(gè)新的高度，具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景

2、。本文主要工作有以下幾個(gè)方面： 1.分析了國內(nèi)外遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)，介紹了主從式遙操作系統(tǒng)控制模型及其簡(jiǎn)化模型，重點(diǎn)討論了由于Internet傳輸時(shí)延造成的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，并提出了具有一定實(shí)用價(jià)值的遙操作系統(tǒng)控制方案。 2.在機(jī)器人遙操作系統(tǒng)中，Internet的傳輸時(shí)延始終是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵性技術(shù)問題，隨機(jī)的時(shí)延將導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。本文首先對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)時(shí)延狀況進(jìn)行了詳細(xì)分析，并給出了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

3、計(jì)算模型。參照廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延具有時(shí)延抖動(dòng)、數(shù)據(jù)丟失、幅值有界等特征，從而提出采用兩種方法解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)延問題—固定時(shí)延和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延預(yù)測(cè)。著重介紹了線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及RBF徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在時(shí)延預(yù)測(cè)中的表現(xiàn)及適用場(chǎng)合。 3.對(duì)時(shí)延系統(tǒng)控制方法相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析、概括和總結(jié)。介紹了時(shí)延系統(tǒng)的一般概念及各種控制方法，發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用概況。重點(diǎn)介紹了Smith預(yù)估控制及多種改進(jìn)的Smith控制方案。 4

4、.針對(duì)遙操作機(jī)器人控制系統(tǒng)中由Internet時(shí)延變化所引起的不穩(wěn)定問題，在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)延預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)型Smith預(yù)估器進(jìn)行遙操作機(jī)器人的時(shí)延控制。理論分析表明該方案對(duì)時(shí)延的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)品質(zhì)均優(yōu)于單純的Smith預(yù)估補(bǔ)償控制，并得到了仿真結(jié)果的驗(yàn)證。 本文所作的理論分析工作以及仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)控制方案的可行性，為后期的實(shí)驗(yàn)和下一步的網(wǎng)絡(luò)遙操