主从遥操作工程机器人的虚拟触觉反馈 被引量：4

1

作者 唐新星 倪涛 +1 位作者 山田宏尚 黄玲涛 《机床与液压》 北大核心 2013年第21期29-33,共5页

虚拟现实技术的应用,改善了传统的主从遥操作工程机器人系统的作业效率。但操作过程中如不能正确处理虚拟环境下工程机器人与障碍物或地面碰撞等危险情况,易造成真实工程机器人倾覆。因此,在虚拟的工程机器人抓手端部不同运动方向上安... 虚拟现实技术的应用,改善了传统的主从遥操作工程机器人系统的作业效率。但操作过程中如不能正确处理虚拟环境下工程机器人与障碍物或地面碰撞等危险情况,易造成真实工程机器人倾覆。因此,在虚拟的工程机器人抓手端部不同运动方向上安装假想弹簧,当虚拟环境下的工程机器人抓手与障碍物或地面接近时,假想弹簧变形获得触觉反馈力给操作者以危险提示,并在主从遥操作工程机器人实验台上进行了实验。实验结果表明:通过在虚拟工程机器人上安装假想弹簧产生触觉反馈力,可有效地避免真实工程机器人与障碍物或地面硬接触,减少倾覆事件的发生。 展开更多

关键词 主从遥操作工程机器人 触觉反馈 3D立体视觉 模糊PID控制

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基于虚拟现实的遥操作工程机器人图形仿真 被引量：8

2

作者 倪涛 赵丁选 +1 位作者 倪水 曾春平 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期80-82,79,共4页

利用VisualC++和OpenGL编程,开发出一套机器人虚拟现实临场感系统,并对该系统的体系结构、几何实体建模、人机接口技术、碰撞检测等进行了论述。对于采用图形仿真技术来解决遥操作过程中的时延问题进行了探讨,并通过实验验证了采用图形... 利用VisualC++和OpenGL编程,开发出一套机器人虚拟现实临场感系统,并对该系统的体系结构、几何实体建模、人机接口技术、碰撞检测等进行了论述。对于采用图形仿真技术来解决遥操作过程中的时延问题进行了探讨,并通过实验验证了采用图形机器人来预现实际机器人运动的可行性。 展开更多

关键词 工程机器人 遥操作 虚拟现实 图形仿真 时延问题

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基于立体视觉的遥操作工程机器人自主作业系统 被引量：6

3

作者 唐新星 倪涛 +2 位作者 何丽鹏 张邦成 高金库 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期224-228,214,共6页

建立了基于立体视觉技术的遥操作工程机器人自主作业控制系统。采用立体视觉技术实现对目标物体的形状自动识别与空间定位,进行了遥操作工程机器人运动学方程求解、运动轨迹规划与控制的研究。针对液压伺服控制系统具有非线性、参数不... 建立了基于立体视觉技术的遥操作工程机器人自主作业控制系统。采用立体视觉技术实现对目标物体的形状自动识别与空间定位,进行了遥操作工程机器人运动学方程求解、运动轨迹规划与控制的研究。针对液压伺服控制系统具有非线性、参数不确定的特点,设计了模糊控制器。最后,在遥操作工程机器人实验台上进行了自主作业控制实验。实验结果表明,所构建的基于立体视觉技术的工程机器人自主作业控制系统,能够完成初步的自主作业任务,且作业过程比较流畅。 展开更多

关键词 遥操作工程机器人 自主作业 立体视觉 轨迹规划 模糊控制

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遥操作工程机器人p-f力反馈控制方法 被引量：6

4

作者 冯石柱 赵丁选 +1 位作者 尚涛 邓乐 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期120-124,共5页

结合液压主、从遥操作工程机器人的特殊性,在分析已有控制方法的基础上,应用阀控液压马达和力传感器构成新型液压力伺服控制器,形成p-f结构主动力反馈双向伺服控制系统。代替以位置误差、位置误差的变化率或其组合形成的p-p型被动力反... 结合液压主、从遥操作工程机器人的特殊性,在分析已有控制方法的基础上,应用阀控液压马达和力传感器构成新型液压力伺服控制器,形成p-f结构主动力反馈双向伺服控制系统。代替以位置误差、位置误差的变化率或其组合形成的p-p型被动力反馈控制结构,在工程机器人双向伺服控制系统中应用主动力反馈结构。在空载和弹簧负载情况下,分别进行了力、位置跟随性能实验,实验结果表明,p-f型力反馈控制方法既能保证从手对主手的位置跟随精度,又能使主手准确连续地跟随从手受力情况,改进了遥操作工程机器人力反馈的性能,提高了力反馈透明度。 展开更多

关键词 遥操作工程机器人 力反馈 液压力伺服控制器

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遥操作工程机器人系统临场感技术研究——6自由度临场运动感觉反馈技术的研究进展 被引量：10

5

作者 赵丁选 黄海东 +2 位作者 宫文赋 山田宏尚 武藤高义 《工程设计学报》 CSCD 2002年第3期127-130,共4页

研究开发出一种遥操作工程机器人系统 ,可以应用于诸如火灾现场的修复作业等广阔的领域 .该系统由伺服控制的工程机器人、2根从远处操纵工程机器人的操纵杆、视频系统和 6自由度运动模拟器组成 .操作者坐于座椅上 ,座椅固定于运动模拟... 研究开发出一种遥操作工程机器人系统 ,可以应用于诸如火灾现场的修复作业等广阔的领域 .该系统由伺服控制的工程机器人、2根从远处操纵工程机器人的操纵杆、视频系统和 6自由度运动模拟器组成 .操作者坐于座椅上 ,座椅固定于运动模拟器的上方 .该系统需要解决的一个关键问题是如何使操纵者高质量地获得工作现场的临场运动感觉 .提出了一种 6自由度临场运动感觉反馈方法 ,其信号源来自工程机器人上安装的 6个加速度传感器 .该方法的有效性已为实验所证明 ,即应用 6自由度运动模拟器不但可以高质量地模拟工程机器人单个自由度的运动 :滚动、俯仰、转动以及前后、左右、上下的平移 ,而且可以高质量地模拟工程机器人的各种复合运动 . 展开更多

关键词 运动感觉反馈技术 研究进展 遥操作系统 工程机器人 6自由度运动模拟器 虚拟现实 临场运动感觉

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主从遥操作手术机器人的主手附加位移补偿 被引量：2

6

作者 贠今天 李浩然 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期83-88,共6页

为减小遥操作中主操作手附加位移对手术精度的影响,采用拉格朗日方程和Coulomb+Viscous组合摩擦模型建立了主操作手动力学模型,分析附加位移产生的原因,提出主操作手附加位移的补偿策略,采用质量-弹簧-阻尼模型来模拟遥操作过程中人体... 为减小遥操作中主操作手附加位移对手术精度的影响,采用拉格朗日方程和Coulomb+Viscous组合摩擦模型建立了主操作手动力学模型,分析附加位移产生的原因,提出主操作手附加位移的补偿策略,采用质量-弹簧-阻尼模型来模拟遥操作过程中人体手臂的反应、主操作手的响应以及它们之间的交互关系,建立附加位移补偿模型。实验验证结果表明:该补偿策略将主操作手运动中的控制精度在X、Y、Z 3个方向分别提高了90.70%、70.82%和91.05%,证明了本文提出的附加位移补偿方法的正确性。 展开更多

关键词 主从遥操作 手术机器人 附加位移补偿 动力学模型 控制精度

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时域连续下遥操作机器人时延测试系统设计 被引量：1

7

作者 夏晶 郝翔 +1 位作者 刘琳涛 李重阳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第7期66-71,共6页

针对已有的遥操作机器人主从时延测试方法因采样频率过低导致的时域离散输出信号测量精度不足的问题,设计并提出一种时域连续下遥操作机器人时延测试系统与方法。首先采用双通道示波器采集主从端设备的运动模拟量,并将其转化为电压-时... 针对已有的遥操作机器人主从时延测试方法因采样频率过低导致的时域离散输出信号测量精度不足的问题,设计并提出一种时域连续下遥操作机器人时延测试系统与方法。首先采用双通道示波器采集主从端设备的运动模拟量,并将其转化为电压-时间曲线;然后通过平均滤波算法抑制波形曲线的周期性干扰,进一步消除系统波动误差;最后分析曲线斜率突变点记录主从两端运动发生时间戳,计算时间戳差值得到遥操作机器人的主从控制时延。远程超声扫查机器人时延测试实验表明:相较于现有测试方法,所提测试系统和方法测试结果更接近理论时延,验证了所提方法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 时域连续 遥操作机器人 时延量化 实时测量 主从跟随

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遥操作机器人的碰撞风险量化与力反馈避障

8

作者 张涛 易承修 +1 位作者 冉睿 梁科 《机床与液压》 北大核心 2024年第21期7-13,共7页

针对传统碰撞风险量化考虑因素不全导致遥操作机器人碰撞情况量化结果不精确的问题,提出一种新的碰撞风险量化模型。该模型不仅考虑距离因素,还考虑速度和外部环境等间接因素对碰撞的影响。将碰撞风险应用于力反馈避障模型中,通过主手... 针对传统碰撞风险量化考虑因素不全导致遥操作机器人碰撞情况量化结果不精确的问题,提出一种新的碰撞风险量化模型。该模型不仅考虑距离因素,还考虑速度和外部环境等间接因素对碰撞的影响。将碰撞风险应用于力反馈避障模型中,通过主手向操作者提供虚拟力来感知环境中的障碍物,从而控制机器人避开。采用位置-速度映射搭建主从控制系统,对提出的碰撞风险量化模型和力反馈避障模型进行验证。结果表明:所提出的碰撞风险模型能正确反映机器人的碰撞情况,并且操作者能根据主手提供的反馈力控制机器人避开障碍物。 展开更多

关键词 遥操作机器人 避障 碰撞风险 力反馈 主从控制

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主从遥操作机器人系统的附加反馈力补偿方法 被引量：2

9

作者 贠今天 从敬德 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2018年第1期74-82,共9页

针对主从遥操作系统在临床微创外科手术应用过程中,主操作手的动力学特性会产生附加反馈力,从而影响操作者感知从操作手与环境交互作用的真实反馈力信息,进一步影响操作者做出正确的力控制行为,降低手术的精度、质量和安全性这一问题,... 针对主从遥操作系统在临床微创外科手术应用过程中,主操作手的动力学特性会产生附加反馈力,从而影响操作者感知从操作手与环境交互作用的真实反馈力信息,进一步影响操作者做出正确的力控制行为,降低手术的精度、质量和安全性这一问题,提出了一种基于主操作手的附加力补偿方法,使操作者可以精准感知从操作手端的反馈力.首先,研究分析微创手术机器人系统的动力学特性,揭示主手动力学特性对力觉感知的影响规律,其次针对遥操作机器人系统的主手PHANTo M建立计及关节摩擦力的动力学模型,并采用最小二乘法对模型进行参数辨识和参数验证.在此基础上,提出了具体的附加反馈力补偿策略.最后,采用精确位置监督控制,通过遥操作实验平台,对附加反馈力补偿方法进行对比实验分析.结果表明:经过附加反馈力补偿之后,主操作手X、Y、Z 3个方向上的反馈力精度较未补偿之前分别提升3.9%、5.0%和2.1%,说明该附加反馈力补偿方法可有效地减轻主操作手的惯性力、重力和关节摩擦力对操作者感知从手端反馈力的影响. 展开更多

关键词 主从遥操作 机器人系统 反馈力 附加力补偿 摩擦力模型 参数辨识 最小二乘法

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面向柔软物体抓取的遥操作工程机器人位置反力控制 被引量：2

10

作者 黄玲涛 倪涛 黄海东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期357-363,共7页

为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切... 为改善工程机器人系统的操作性,并提高在抓取和搬运柔软物体过程中的安全性,对主从遥操作系统的控制进行了研究,提出了位置速度/位置反力混合控制的方法。工程机器人在自由移动时,采用位置速度控制,工程机器人与环境间产生反馈力时,切换到位置反力控制。利用反馈力作为反馈信号,实现对力的间接控制。设计并开展了抓取与搬运柔软物体的实验,并对抓取和搬运过程中的物体最大变形量以及活塞杆平均位移进行了统计分析及配对t检测。结果表明:相比传统的位置速度控制方法,位置反力控制方法能够改善主从遥操作系统的操作性,确保在抓取和搬运过程中柔软物体的安全性。 展开更多

关键词 工程机器人 位置反力控制 力反馈 遥操作 主从控制

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遥操作水下工程机器人触觉可视化系统的研究 被引量：5

11

作者 王振斌 李笑 +1 位作者 郭彦泽 李超伟 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第11期241-244,共4页

为了解决在浑浊的水下作业环境无法获取清晰的视频图像等问题,设计一种遥操作水下工程机器人的触觉可视化系统。采用SolidWorks建模与Opengl函数建模的混合建模方法及Denavit-Hartenberg(D-H)描述方法构建虚拟工程机器人,利用工程机器... 为了解决在浑浊的水下作业环境无法获取清晰的视频图像等问题,设计一种遥操作水下工程机器人的触觉可视化系统。采用SolidWorks建模与Opengl函数建模的混合建模方法及Denavit-Hartenberg(D-H)描述方法构建虚拟工程机器人,利用工程机器人末端的力传感器信号将手爪与目标物体的触觉信息显示在虚拟现实操作环境中。实验表明:该系统可实时显示机器人的位姿、目标物体物理特性及其与手爪之间的位置和作用关系。研究结果可为在水下恶劣环境下作业的遥操作工程机器人的虚拟现实系统设计提供指导。 展开更多

关键词 工程机器人 遥操作 水下 触觉可视化

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基于回归模型的遥操作工程机器人力反馈控制 被引量：5

12

作者 王超 李笑 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第5期663-667,共5页

为了准确提取负载力,提出一种基于空载驱动力多元非线性回归模型的遥操作工程机器人力反馈控制方法。首先利用机器人空载运行时测得的运动参数数据,建立空载驱动力多元非线性回归模型,然后依此模型在线辨识出空载驱动力以间接提取负载... 为了准确提取负载力,提出一种基于空载驱动力多元非线性回归模型的遥操作工程机器人力反馈控制方法。首先利用机器人空载运行时测得的运动参数数据,建立空载驱动力多元非线性回归模型,然后依此模型在线辨识出空载驱动力以间接提取负载力。通过与常规的力反馈控制方法比较证明,该方法简单有效,可使力反馈相对准确度提高76%,并可提高力反馈的同步程度,对改善遥操作工程机器人的力反馈控制特性有借鉴作用。 展开更多

关键词 遥操作 工程机器人 力反馈 空载驱动力 多元非线性回归 回归模型 液压系统 伺服控制

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遥操作工程机器人的双目视觉定位方法研究 被引量：11

13

作者 郭彦泽 李笑 李超伟 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第7期241-243,248,共4页

针对遥操作工程机器人视频图像传输时延问题,建立了遥操作工程机器人的双目视觉定位系统,提出一种极线约束法与形态学向量夹角相结合的组合匹配方法对目标物进行立体匹配。该系统通过创建目标物模板,利用此模板识别经立体校正后的图像... 针对遥操作工程机器人视频图像传输时延问题,建立了遥操作工程机器人的双目视觉定位系统,提出一种极线约束法与形态学向量夹角相结合的组合匹配方法对目标物进行立体匹配。该系统通过创建目标物模板,利用此模板识别经立体校正后的图像对上的目标物,并获取特征点,然后采用提出的组合匹配方法对特征点进行立体匹配,并对其三维重建,实现目标物的空间定位。实验表明,该方法匹配计算量小,定位效率高,定位精度满足工程作业要求,可为遥操作工程机器人的视觉提示系统设计提供技术参考。 展开更多

关键词 工程机器人 遥操作 双目视觉 定位方法

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基于无线通信网络的遥操作工程机器人模糊控制 被引量：2

14

作者 田果 李笑 《机床与液压》 北大核心 2014年第15期24-28,共5页

针对无线通信网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至不稳定问题,设计了遥操作工程机器人无线通信系统、控制系统结构和模糊控制器。利用广域网模拟器,对不同网络时延下机器人抓手机构的位置阶跃响应和正弦轨迹跟踪特性进行... 针对无线通信网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至不稳定问题,设计了遥操作工程机器人无线通信系统、控制系统结构和模糊控制器。利用广域网模拟器,对不同网络时延下机器人抓手机构的位置阶跃响应和正弦轨迹跟踪特性进行了实验研究。结果表明:与传统PID控制器相比,该模糊控制器具有更好的稳态和动态特性,对网络时延具有更好的适应性和鲁棒性。研究结果对提高无线通信网络环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能具有指导意义。 展开更多

关键词 遥操作 工程机器人 无线通信网络 网络时延 模糊控制

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基于广域网的遥操作工程机器人神经网络控制 被引量：3

15

作者 秦辉明 李笑 《机床与液压》 北大核心 2014年第3期5-8,共4页

针对在广域网环境下因较大网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至系统不稳定的问题,提出一种神经网络控制方法。借助于广域网模拟器,在局域网环境下进行了不同网络时延下的位置阶跃响应和稳态跟踪实验研究。结果表明:与常规... 针对在广域网环境下因较大网络时延造成遥操作工程机器人系统操作性能下降甚至系统不稳定的问题,提出一种神经网络控制方法。借助于广域网模拟器,在局域网环境下进行了不同网络时延下的位置阶跃响应和稳态跟踪实验研究。结果表明:与常规PID控制方法相比,该方法具有更好的动态和稳态特性,对网络时延具有较好的适应性和鲁棒性。研究结果对提高广域网环境下的遥操作工程机器人系统的操作性能具有指导意义。 展开更多

关键词 遥操作 工程机器人 广域网 神经网络 PID控制

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遥操作工程机器人双目视觉定位 被引量：2

16

作者 龚朋朋 李笑 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第9期120-123,共4页

针对遥操作工程机器人的视觉定位问题,提出一种基于神经网络的双目立体视觉定位方法。利用工程机器人特征点的二维图像坐标和三维世界坐标建立成像系统的神经网络模型,据此在线获取机器人的位置信息。该方法不需要求出摄像机的内外参数... 针对遥操作工程机器人的视觉定位问题,提出一种基于神经网络的双目立体视觉定位方法。利用工程机器人特征点的二维图像坐标和三维世界坐标建立成像系统的神经网络模型,据此在线获取机器人的位置信息。该方法不需要求出摄像机的内外参数,同时无需考虑镜头的畸变和两相机的相对位置关系,而是隐含在神经网络中,这将简化定位计算的复杂性。实验表明,该方法简单有效,定位精度满足工程要求,可为网络环境下遥操作工程机器人的位置反馈控制提供技术参考。 展开更多

关键词 遥操作工程机器人 视觉定位 神经网络 双目

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基于姿态辨识的遥操作液压工程机器人视觉提示 被引量：2

17

作者 张文斌 李笑 《机床与液压》 北大核心 2021年第3期20-24,共5页

针对遥操作液压工程机器人视频传输时延问题,提出一种基于姿态辨识的遥操作液压工程机器人视觉提示方法。利用摄像机获取遥操作液压工程机器人图像,通过关键点识别堆叠沙漏网络(KPR-SHN)模型和姿态辨识神经网络(AR-NN)模型,获取遥操作... 针对遥操作液压工程机器人视频传输时延问题,提出一种基于姿态辨识的遥操作液压工程机器人视觉提示方法。利用摄像机获取遥操作液压工程机器人图像,通过关键点识别堆叠沙漏网络(KPR-SHN)模型和姿态辨识神经网络(AR-NN)模型,获取遥操作液压工程机器人液压缸的位移,依此驱动虚拟工程机器人实现对操作者的视觉提示。实验结果表明:该方法简单有效,误差小于8%,可为基于虚拟现实的遥操作工程机器人的视觉提示系统设计提供指导。 展开更多

关键词 遥操作工程机器人 视觉提示 姿态辨识 堆叠沙漏网络

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遥操作工程机器人运动提示系统研究

18

作者 陈金涛 李笑 王振斌 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第6期158-162,共5页

为了实现在无线网络环境下遥操作工程机器人的运动临场感,设计一种基于WLAN的遥操作工程机器人运动提示系统。给出了构成该系统的三自由度运动提示平台、液压系统、无线通信系统和测控系统的组成及原理,对运动提示方法、平台运动学及其... 为了实现在无线网络环境下遥操作工程机器人的运动临场感,设计一种基于WLAN的遥操作工程机器人运动提示系统。给出了构成该系统的三自由度运动提示平台、液压系统、无线通信系统和测控系统的组成及原理,对运动提示方法、平台运动学及其跟随特性进行了理论分析和实验研究。结果表明,系统组成方案可行,运动提示平台跟随特性较好,跟随精度可满足工程要求。研究结果可为无线网络环境下具有临场感的遥操作工程机器人系统的开发提供借鉴指导。 展开更多

关键词 工程机器人 遥操作 运动提示 WLAN

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遥操作工程机器人运动觉提示平台的设计与实现

19

作者 袁佳洁 李笑 《机床与液压》 北大核心 2013年第5期117-121,共5页

为了将远端工程机器人的运动信息反馈给操作者,更有效地完成遥控作业,设计一种遥操作工程机器人运动觉提示平台,给出一种三自由度运动觉提示方法。通过检测机器人运动信息及对平台进行运动学逆解,获取平台运动的控制信号,通过电液比例... 为了将远端工程机器人的运动信息反馈给操作者,更有效地完成遥控作业,设计一种遥操作工程机器人运动觉提示平台,给出一种三自由度运动觉提示方法。通过检测机器人运动信息及对平台进行运动学逆解,获取平台运动的控制信号,通过电液比例控制系统,控制平台跟随机器人运动。实验结果表明:该平台可实现对远端工程机器人运动信息的反馈,跟随特性良好,结构简单,对工程应用型远程操作机器人的设计有参考作用。 展开更多

关键词 遥操作工程机器人 运动觉提示 平台

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具有力觉临场感的主从遥控机器人系统的双向控制 被引量：3

20

作者 陈卫东 席裕庚 蔡鹤皋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期69-75,共7页

本文研究借助力觉临场感技术实现主从机器人遥操作的控制理论和设计方法，基于对控制系统的动力学分析， 在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案， 实验结果表明了该方案的可行性， 显示了在非结构性环境下临场感在增强人机... 本文研究借助力觉临场感技术实现主从机器人遥操作的控制理论和设计方法，基于对控制系统的动力学分析， 在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案， 实验结果表明了该方案的可行性， 显示了在非结构性环境下临场感在增强人机交互能力方面的优越性。 展开更多

关键词 机器人 遥操作 力觉临场感 双向控制 主从遥控

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