基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)延控制器的設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)是操作者對(duì)本地主機(jī)械手進(jìn)行操作，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從機(jī)械手跟蹤主手的運(yùn)動(dòng)從而完成危險(xiǎn)環(huán)境下任務(wù)的復(fù)雜時(shí)滯系統(tǒng)。該系統(tǒng)拓展了人類在太空、深海、核環(huán)境等危險(xiǎn)情況下的作業(yè)能力，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)。本文從時(shí)延特性的分析入手，應(yīng)用里卡蒂方程、線性矩陣不等式等方法，對(duì)遙操作系統(tǒng)穩(wěn)定性能展開了研究，設(shè)計(jì)了基于Internet的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的時(shí)延控制

2、器。主要做了以下幾個(gè)方面的工作： 通過對(duì)遙操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延特性的研究，分析了遙操作系統(tǒng)的通信模式和通信協(xié)議，構(gòu)建了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的簡化模型。在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)了對(duì)校園網(wǎng)內(nèi)基于不同傳輸協(xié)議的時(shí)延測試，根據(jù)時(shí)延測試結(jié)果的分析，得出了設(shè)計(jì)時(shí)延控制器的必要性的結(jié)論。 分析了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)的基本構(gòu)成，根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)力學(xué)的基本原理，構(gòu)建了單自由度的機(jī)械手的簡化模型，通過引入不確定參數(shù)和合理的性能評(píng)價(jià)信號(hào)，推導(dǎo)出反映機(jī)械手實(shí)際工作狀態(tài)下主

3、、從手不確定性模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立了遙操作系統(tǒng)的改進(jìn)型狀態(tài)空間模型。 探討了遙操作機(jī)器人系統(tǒng)魯棒控制器算法，提出了帶記憶的位置、速度和力反饋控制方法，結(jié)合系統(tǒng)的改進(jìn)狀態(tài)空間模型，通過對(duì)里卡蒂方程和線性矩陣不等式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的反饋參數(shù)方案進(jìn)行比較優(yōu)劣，結(jié)合本系統(tǒng)控制器的需求，提出了遙操作系統(tǒng)的γ一次優(yōu)H<,∞>離散控制策略。 該控制策略實(shí)現(xiàn)了單自由度遙操作機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的離散化，接著對(duì)主、從手分別設(shè)計(jì)了帶記憶的位置