網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)以及智能機(jī)器人技術(shù)構(gòu)建的人-機(jī)合作控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：不需要專人專機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；組建系統(tǒng)快捷；花費(fèi)成本低；遠(yuǎn)程控制距離大；能在任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問；適應(yīng)遠(yuǎn)程管理的技術(shù)方向；有利于機(jī)器人技術(shù)的推廣與普及.尤其在危險復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中，該系統(tǒng)具有獨(dú)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(fù)雜的作業(yè)任務(wù)，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(jī)器人應(yīng)用模式。 本文針對網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要研究了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、人-機(jī)接口界面、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人信息控制機(jī)制、人-機(jī)系統(tǒng)的智能任務(wù)分工與協(xié)作、復(fù)雜環(huán)境下智能機(jī)器人操作手臂的軌跡控制、基于多智能體的機(jī)器人自主性變換控制機(jī)制、以及化工廠劇毒貯存罐的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)實現(xiàn)。具體取得以下幾個方面的研究成果： (1)基于CORBA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人集成系統(tǒng)

3、框架 通過對客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、任務(wù)分層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、兩層服務(wù)器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、以及大時延環(huán)境下的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析和研究，歸納，總結(jié)，并提出簡單適用的基于CORBA技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人集成系統(tǒng)框架。 (2)基于信息論的人-機(jī)接口界面性能評估框架 在論述人-機(jī)接口界面的一般概念基礎(chǔ)上，通過討論有關(guān)多模式接口界面的優(yōu)點(diǎn)、潛在的使用前景、存在的問題、建模的一般方法(結(jié)構(gòu)模型和行為模型)、以及接口集成等內(nèi)容，

4、分析了集中式多智能(multi-agents)系統(tǒng)模型，進(jìn)一步提出了基于信息論的人-機(jī)接口界面性能評估框架，即信息一致性度量算法。 (3)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)的通信控制機(jī)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(gòu)建預(yù)測仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)無時延或準(zhǔn)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(chǔ)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特性，討論了網(wǎng)絡(luò)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(yù)測

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

6、機(jī)器人操作手臂的軌跡控制 對于復(fù)雜環(huán)境下智能機(jī)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(yuǎn)程機(jī)器人手臂對復(fù)雜軌跡的學(xué)習(xí)和跟蹤；其二是解決由于遠(yuǎn)程機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的不確定性造成機(jī)器人的軌跡控制的不精確性。針對機(jī)器人軌跡規(guī)劃中存在的問題，以及目前用于機(jī)器人軌跡規(guī)劃的自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷和困難，并結(jié)合自組織競爭網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出一個自組織神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)時序處理算法(TSPSONN)的理論模型，用來解決具有重復(fù)/共享

7、狀態(tài)易于產(chǎn)生軌跡重構(gòu)時的模糊性或不確定性問題，從而為網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的軌跡控制提供了理論依據(jù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。 根據(jù)機(jī)器人軌跡控制精度的要求，以及分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊邏輯控制機(jī)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(jī)智能系統(tǒng)自主性變換控制算法 根據(jù)決策控制變換策略思想，提出一個人-機(jī)智能系統(tǒng)自主性變換的新方法，以解決網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制中的人-機(jī)交互

8、問題?？刂谱儞Q策略由兩類條件序列行動構(gòu)成：一個智能體轉(zhuǎn)移控制決策權(quán)給另一智能體的控制行動和改變多智能體之間預(yù)定義的協(xié)調(diào)約束控制機(jī)制。為此，在定義控制變換策略概念的基礎(chǔ)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(shù)學(xué)模型.通過遠(yuǎn)程機(jī)器人的4種自主性控制變換策略的人-機(jī)交互的仿真，驗證了控制變換模型的有效性。 (7)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)在化工廠劇毒原料貯存罐中的應(yīng)用實現(xiàn) 針對網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程機(jī)器人控制系統(tǒng)在化工廠原料