基于Internet的遙操作機器人系統(tǒng)的控制與仿真.pdf

1、機器人是上個世紀最偉大的發(fā)明之一，它的出現(xiàn)將人從繁重的體力工作中解脫出來，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和精度，同時機器人還可以到達人無法到達的環(huán)境代替人完成任務(wù)，如深海，太空以及核環(huán)境等。此外，機器人還廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、娛樂和科學(xué)研究等領(lǐng)域?；谂R場感技術(shù)的遙操作機器人是現(xiàn)代機器人研究的一個重要方向。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，遙操作機器人系統(tǒng)的通訊環(huán)節(jié)逐漸由Internet取代。但是Internet存在的隨機時延會嚴重影響遙操作機器人系

2、統(tǒng)的性能，甚至使得系統(tǒng)不穩(wěn)定。為解決這個問題，本文首先分析并測試Internet時延特性，然后對遙操作機器人系統(tǒng)的控制方法展開研究，主要工作如下： 首先對Internet網(wǎng)絡(luò)時延特性進行分析，研究了網(wǎng)絡(luò)時延的變化規(guī)律，歸納出影響網(wǎng)絡(luò)時延的幾個主要因素。在此基礎(chǔ)之上設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)時延測試軟件，實現(xiàn)了對校園網(wǎng)內(nèi)基于不同傳輸協(xié)議的時延的測試，并對實驗結(jié)果進行了分析。最后根據(jù)分析結(jié)果對遙操作機器人系統(tǒng)的傳輸協(xié)議進行了選擇。 探討和分

3、析了基于二端口網(wǎng)絡(luò)的無源控制算法。該算法將遙操作機器人系統(tǒng)等效為一個無源二端口網(wǎng)絡(luò)來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用此算法對遙操作機器人系統(tǒng)控制可以減小時延對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響，獲得較好的操作性能。同時探討了存在時變時延和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的Internet環(huán)境下的控制問題。最后通過仿真證明了無源控制算法的有效性。 針對實際的遙操作機器人系統(tǒng)的工作環(huán)境的未知性，為了對不確定環(huán)境下的遙操作機器人系統(tǒng)進行較好的控制，研究和分析了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遙操作機