[00980687]远程操作机器人的智能控制技术及其手控器设计

主要针对基于计算机网络的远程操作机器人的控制技术和人机接口感知设备即手控器的设计开展研究，技术成果和技术性能指标如下：1、首次提出一种多操作模式和智能控制技术相结合的方法，该技术可保证在0-20秒固定大时延和0-10秒随机大时延以及数据有丢失的不良情况下，远程操作机器人系统的稳定性和良好的操作性能。2、完成了远程操作机器人的监控模式、临场感模式、远程规划模式、预见显示模式、局部自主模式、远程示教等操作模式之间的模式合成和转换关系的研究。将神经网络、进化计算等智能技术同预测控制、无源控制、鲁棒控制相结合，利用人机交互技术，实现了远程操作机器人上述多种操作模式之间的平稳切换和合成。3、提出一6自由度机器人手控器结构，实现了三维平动和转动之间的分离，其工作空间不小于300mm×300mm×300mm，在x、y、z三个方向位置测量精度为±1%F.S.，最大力反馈≥12N。4、研制了一种具有新型弹性梁结构的直接输出型机器人4维力传感器，可有效克服维间信号耦合的影响，具有较高的测量精度。5、研制了一种基于弹性梁有效变形长度控制的新型柔性触觉再现装置。6、研究主从异构式远程操作机器人控制过程中的各关节控制参数和力反馈参数的非线性映射关系。7.构建了远程操作机器人实验演示平台，可实现抓取、移动、放置等作业任务。该技术成果不仅可广泛应用于空间探索、海洋开发、原子能应用、军事战场等危险或有害环境中的作业任务，而且可以广泛地应用于虚拟现实、远程医疗、远程制造、远程教育、家庭娱乐等领域。目前已利用该课题的研究成果为中国科学院合肥智能机械研究所开发了一套5自由度的力/触觉反馈手控器用于遥操作机器人的控制，为江苏科技大学开发了一套基于计算机网络的主从式单自由度的力觉临场感机械手实验系统，用于遥操作机器人和虚拟现实技术的教学和实验，并取得了较好的社会效益和经济效益。该成果得到了国内多家从事遥操作机器人和虚拟现实技术研究单位的关注，已有浙江大学计算机系、国防科技大学和南京工程学院等单位希望本实验室为他们开发力反馈手控器装置，用于遥操作机器人和虚拟现实技术的产品开发和教学实验。此外南京军区也和该课题组签署了意向性的协议，利用该技术成果开发远程控制防核防化机器人系统。