網絡遠程機器人控制系統(tǒng)及關鍵技術研究.pdf

1、網絡遠程機器人控制系統(tǒng)是利用現代網絡技術、通信技術、多媒體技術以及智能機器人技術構建的人-機合作控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是：不需要專人專機進行遠程控制；組建系統(tǒng)快捷；花費成本低；遠程控制距離大；能在任意網絡節(jié)點進行訪問；適應遠程管理的技術方向；有利于機器人技術的推廣與普及.尤其在危險復雜的作業(yè)環(huán)境中，該系統(tǒng)具有獨特的效用，如：該系統(tǒng)特別適用于有毒、污染、易燃、易爆等危險、惡劣環(huán)境中代替人類或輔助人類完成復雜的作業(yè)任務，極大地改善人們的勞動

2、條件、降低人身傷亡事故，是一種全新的機器人應用模式。 本文針對網絡遠程機器人控制系統(tǒng)的特點，主要研究了網絡遠程機器人控制系統(tǒng)的體系結構、人-機接口界面、網絡遠程機器人信息控制機制、人-機系統(tǒng)的智能任務分工與協作、復雜環(huán)境下智能機器人操作手臂的軌跡控制、基于多智能體的機器人自主性變換控制機制、以及化工廠劇毒貯存罐的網絡遠程機器人控制系統(tǒng)實現。具體取得以下幾個方面的研究成果： (1)基于CORBA技術的網絡遠程機器人集成系統(tǒng)

3、框架 通過對客戶機/服務器系統(tǒng)結構、任務分層控制系統(tǒng)結構、兩層服務器控制系統(tǒng)結構、以及大時延環(huán)境下的遠程控制系統(tǒng)結構特點的分析和研究，歸納，總結，并提出簡單適用的基于CORBA技術的網絡遠程機器人集成系統(tǒng)框架。 (2)基于信息論的人-機接口界面性能評估框架 在論述人-機接口界面的一般概念基礎上，通過討論有關多模式接口界面的優(yōu)點、潛在的使用前景、存在的問題、建模的一般方法(結構模型和行為模型)、以及接口集成等內容，

4、分析了集中式多智能(multi-agents)系統(tǒng)模型，進一步提出了基于信息論的人-機接口界面性能評估框架，即信息一致性度量算法。 (3)網絡遠程機器人控制系統(tǒng)的通信控制機制 通過Internet的信息通信時延分析，建立了系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，為構建預測仿真系統(tǒng)，實現無時延或準實時的控制，消除系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素等問題，提供了理論基礎。根據網絡的特性，討論了網絡信息控制的三種方式：時間前向觀察器通信模式、實時通信模式、和無預測

5、實時通信模式。 (4)人-機智能任務分工算法和人-機交互智能值計算 通過定義人-機系統(tǒng)的機器智能、人的智能和人-機交互智能的概念，并對機器智能、人-機合作系統(tǒng)建模、和智能任務圖的分析和研究，提出了人-機智能任務分工算法和人-機交互智能值計算。利用ITG邏輯圖，推導出人的智能(H)、人-機交互智能(Hinter)、機器智能(M)以及其它變量。從遠程機器人系統(tǒng)的監(jiān)控實例中，驗證了提出的檢測過程。 (5)復雜環(huán)境下智能

6、機器人操作手臂的軌跡控制 對于復雜環(huán)境下智能機器人操作手臂的軌跡控制主要研究了兩個問題：其一是解決遠程機器人手臂對復雜軌跡的學習和跟蹤；其二是解決由于遠程機器人手臂的結構化和非結構化的不確定性造成機器人的軌跡控制的不精確性。針對機器人軌跡規(guī)劃中存在的問題，以及目前用于機器人軌跡規(guī)劃的自組織神經網絡存在的缺陷和困難，并結合自組織競爭網絡的特點，提出一個自組織神經元網絡時序處理算法(TSPSONN)的理論模型，用來解決具有重復/共享

7、狀態(tài)易于產生軌跡重構時的模糊性或不確定性問題，從而為網絡遠程機器人控制系統(tǒng)進行復雜的軌跡控制提供了理論依據和應用基礎。 根據機器人軌跡控制精度的要求，以及分析神經網絡和模糊邏輯各自的優(yōu)缺點后，提出了神經網絡模糊邏輯控制機器人的算法，以克服單一方法控制軌跡時存在的缺陷。 (6)人-機智能系統(tǒng)自主性變換控制算法 根據決策控制變換策略思想，提出一個人-機智能系統(tǒng)自主性變換的新方法，以解決網絡遠程機器人控制中的人-機交互

8、問題。控制變換策略由兩類條件序列行動構成：一個智能體轉移控制決策權給另一智能體的控制行動和改變多智能體之間預定義的協調約束控制機制。為此，在定義控制變換策略概念的基礎上，通過分析智能體執(zhí)行控制變換的過程，建立了控制變換策略的數學模型.通過遠程機器人的4種自主性控制變換策略的人-機交互的仿真，驗證了控制變換模型的有效性。 (7)網絡遠程機器人控制系統(tǒng)在化工廠劇毒原料貯存罐中的應用實現 針對網絡遠程機器人控制系統(tǒng)在化工廠原料