传统的机器人遥操作模式大多数是基于视频反馈技术,操作者采用“运动-等待”的方式,一方面由于有限的网络带宽不能准时正确地传输远程的数据图像而导致误操作,另一方面网络时延的存在容易使操作员感到疲劳困惑,影响操作效率。国内外学者提出了基于虚拟现实的预测仿真技术,它可以通过仿真机器人的运动来预测真实机器人的动作,减少了视频等待的时间,在一定程度上弥补了“运动-等待”方式的不足。 但是预测仿真技术对于机器人作业效率的提高不是很明显,仍然需要操作员过多地干预,给操作员带来较大的心理负担。虚拟夹具的思想是在预测仿真技术的基础上为了提高机器人作业的效率和安全性而提出来的。本文开展虚拟夹具的研究是在本实验室已经开发的机器人仿真系统平台的基础上,通过借鉴各国学者的研究思路,实现了体型夹具和路径球夹具两种主要导引算法,它们通过一定的控制策略能够约束机器人在其空间范围内操作,进而规划机器人按期望的路径运动。 本文所开发的虚拟夹具导引算法具有导引机器人至目的地、避免机器人发生碰撞、适应不同场景、提高机器人作业效率和精度等功能。同时,本文在此基础上完成了虚拟夹具仿真系统部分功能模块的设计,搭建了机器人遥操作环境,验证了所开发的虚拟夹具仿真系统功能。