【摘 要】
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遥操作控制能够将人类智慧加入到机器人的控制中,将人类的操作空间延伸到危险环境或人类无法到达的地方。在主从遥操作控制中,在面对操作精度要求较高且轨迹可以预先确定的作业任务时,如焊接、切割动作,操作者需要缓慢进行移动,操作效率较低且难以精准完成。这时可以利用机器人自主控制,充分发挥其精准完成任务的优势,在遥操作控制不便于实现的环节采用自主控制,使机器人在部分时间内自主完成关键任务。本文主要研究内容如下
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遥操作控制能够将人类智慧加入到机器人的控制中,将人类的操作空间延伸到危险环境或人类无法到达的地方。在主从遥操作控制中,在面对操作精度要求较高且轨迹可以预先确定的作业任务时,如焊接、切割动作,操作者需要缓慢进行移动,操作效率较低且难以精准完成。这时可以利用机器人自主控制,充分发挥其精准完成任务的优势,在遥操作控制不便于实现的环节采用自主控制,使机器人在部分时间内自主完成关键任务。本文主要研究内容如下:（1）首先在确认了主从机器人选型之后,根据机器人结构特性建立连杆坐标系,采用D-H法对主端Geomagic Touch机器人与从端UR5机器人建立运动学方程,从而搭建了主从遥操作机器人系统模型,随后分析了主从机器人工作空间,在此基础上设计了笛卡尔空间主从映射方案。（2）其次,继续研究了机器人自主控制轨迹规划。对于部分任务,操作者徒手完成具有一定的难度,这里可以采用机器人自主作业模式,保证机器人轨迹精度,针对不同任务选择不同控制方法提高系统面向多任务时的灵活性。机器人自主控制一个重要环节是根据空间中已知路径点进行轨迹规划。考虑到计算量与后续轨迹优化的便利性选择了三次B样条曲线作为轨迹规划方法。为了提升机器人执行效率,采用了遗传算法对三次B样条曲线进行了时间上的优化。算法仿真表明,优化算法有效缩短了机器人的运行时间,提升了工作效率。（3）最后,在实物平台上,对机器人遥操作控制主从映射方案与机器人自主控制轨迹规划算法进行了实验验证。通过遥操作控制与自主控制完成写字、抓取等任务,观察机器人运动状态,实时获取机器人运动信息,检验了本文所设计的主从映射方法与轨迹规划算法的正确性,以及对实物平台的适用性和有效性。
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