主从异构型遥操作机器人系统,主端和从端设备在结构、自由度以及工作空间等方面都不相同,所以主从异构型系统基本采用末端位置的控制方式。而这种控制方式只关心机械臂末端位置的运动并没有考虑各个关节的运动状况。所以操作者操作主端设备控制从端机器人在不确定环境中进行远程作业时,可能因为操作不当等原因让从端机械臂和障碍物接触碰撞。针对以上问题,文章从主从空间映射和从端机械臂路径规划两方面出发,开展了主从异构遥操作机器人的路径规划方法研究。具体内容包括:针对传统异构遥操作控制方式主要依赖于操作人员经验而影响作业效率的问题,论文提出了一种基于主端操作速度的主从映射方法。课题首先对主端选用的Phantom Omni设备及从端选用的Kinova机器人的运动学进行了分析,其次通过基于随机概率的蒙特卡洛方法分别获取了主从端设备的可达工作空间。然后分析了常比例空间映射和增量式空间映射两种映射方法的工作原理。在此基础上将主端操作速度作为标准,进而将操作者的动作划分为普通、快速和精细不同作业模式,以减少操作者压力,提高作业效率。针对遥操作控制方式中操作人员容易误操作导致碰撞的问题,论文提出了基于碰撞检测的从端机器人路径规划方法及策略。在对比PRM、KPIECE和RRT三种基于随机采用的路径规划算法优缺点的基础上,通过深度相机辅助的方式,实现机器人作业过程中对障碍物的碰撞检测,并且采用RRT方法进行路径规划。引入二阶贝塞尔函数进行从端运动路径的优化拟合,最终提高遥操作从端作业机器人的安全性。最后,论文在ROS平台上构建了主从异构遥操作系统,开展了主从空间映射算法及路径规划方法验证性实验。实验结果表明,课题采用的方法能够减少主端操作者压力,提高了从端机器人作业的安全性,实现了主从异构遥操作系统中从端机器人从起始点无碰撞到达目标点。