基于Internet的遙操作機器人系統(tǒng)控制研究.pdf

1、基于Internet的機器人遙操作技術(shù)就是通過計算機網(wǎng)絡(luò)利用機器人對遠距離環(huán)境進行觀測和操作的技術(shù)。它拓展人類在太空、深海、核環(huán)境等危險情況下的作業(yè)能力，代替人類完成危險、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)前先進機器人領(lǐng)域中重要的前沿課題和研究熱點。而基于Internet的遙操作機器人系統(tǒng)控制研究是其中一個非常具有挑戰(zhàn)性的課題，它將遙操作技術(shù)的發(fā)展提高到了一個新的高度，具有重要的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景

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

3、計算模型。參照廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)對時延數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)時延具有時延抖動、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)時延問題—固定時延和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時延預(yù)測。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)在時延預(yù)測中的表現(xiàn)及適用場合。 3.對時延系統(tǒng)控制方法相關(guān)文獻進行分析、概括和總結(jié)。介紹了時延系統(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。重點介紹了Smith預(yù)估控制及多種改進的Smith控制方案。 4

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