基于力觉临场感的遥操作技术研究

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遥操作系统可以拓展人类的感知和操作能力,代替人类在危险、恶劣以及极限环境下的完成工作任务,目前已经应用到现实生活中的各个领域,尤其是在航天系统,应用更是广泛。而力觉临场感技术能提高遥操作系统的效率以及可靠性,在整个遥操作系统中具有非常重要的作用。本文主要研究和实现了基于力反馈的遥操作系统,对力觉临场感技术以及基于虚拟现实的力觉遥操作控制技术进行了重点的分析和研究。针对如何加强基于虚拟现实的力觉临场感的问题,本文建立了一个虚拟手的运动映射模型,此模型能有效的利用数据手套采集人手运动信息映射到虚拟场景中,再来控制实际的灵巧手运动。结合课题实践提出了基于实际材料的虚拟力外推的方法,这种方法能够有效的解决力觉临场感信息要求刷新频率很高的问题。同时还实现基于实际传感器的力觉临场感,并对简化的机器人运动学反解和灵巧手手指力觉加强进行了分析和实现。基于虚拟现实的力觉遥操作系统能有效的解决遥操作中时延的问题,但是虚拟场景建模误差会对系统的有效性产生很大的影响。本文通过研究“最佳接近速度”的方法,设计并研究了一套对建模误差具有较强鲁棒性的力觉遥操作控制策略。基于虚拟现实的力觉遥操作系统涉及到很多虚拟外设的使用,本文对力觉遥操作系统中涉及到的一系列重要设备进行介绍并且实现了它们的接口编程。最后,通过实验本文证明了基于实际材料的虚拟力外推的方法和基于虚拟现实的力觉遥操作系统的有效性。
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