【摘 要】
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与完全自主的机器人相比,主从式遥操作机器人具有更高的环境理解、信息综合和逻辑决策能力。它将人的智慧因素与机器人适应恶劣环境的能力有机地结合起来,能够在危险或未知环境
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与完全自主的机器人相比,主从式遥操作机器人具有更高的环境理解、信息综合和逻辑决策能力。它将人的智慧因素与机器人适应恶劣环境的能力有机地结合起来,能够在危险或未知环境下代替人类完成自主机器人所无法完成的复杂任务。特别在太空探索,深海研究、地下开采以及核工业等领域里,主从式机器人广泛地从事着各种工作,对人类的生产生活帮助很大。因此,国内外对此投入了大量的人力物力进行相关研究。
为了提高操作者对从手环境的理解能力,人们在遥操作系统中引入了临场感技术(包括视觉、力觉、触觉等临场感技术)。其中,对力觉临场感主从遥操作机器人,国内多家研究单位长期进行着研究工作。这其中,合肥智能机械研究所,机器人传感器实验室曾在“九五”期间承担并完成过国家863课题:带有力/触觉临场感的机器人装配作业平台。本文以该课题为背景,在该课题研制的力觉临场感主从遥操作实验平台的基础上,提出了基于RTLinux的主手控制系统设计方法。与原有的基于DOS的控制系统相比,该控制系统在具有良好实时性能的同时,充分利用了Linux系统上丰富的网络及图形图像资源,使得新开发的控制系统集成度更高,交互性能更好。
本文首先总结了主从遥操作机器人控制系统的发展现状,分析了遥操作主手控制系统的需求和RTLinux的性能特点,解释了选择RTLinux的具体原因,并给出了控制软件开发的编程要点;作为设计的基础,文中还对控制对象——具有力觉临场感的主从遥操作实验平台进行了介绍,说明了控制的工作过程,以及控制系统的硬件组成;然后根据本人的工作重点,对控制软件进行具体设计,采用了模块化的编程方法将软件划分为:位姿解算、力觉反馈、界面显示和通讯模块四个部分,其中对于位姿解算和力觉反馈两个实时任务,文中介绍了其计算方法以及软件实现的具体过程,对界面显示部分,采用了基于MiniGUI的图形界面实现方式;最后,对控制系统进行性能测试,给出测试结论,并将主手及其控制系统运用于对排球扣球机器人扣球方向的控制上。
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