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机器人远程控制随着互联网技术的发展逐渐成为目前的研究热点,它具有广泛的应用前景。传统的机器人远程控制是采用基于视频监控的方式.但是由于视频或图像的信息量比较大,会大量占用带宽,造成网络时延,而由互联网复杂性所带来的时延问题以及由此产生的安全问题是机器人远程控制的关键问题。
本文设计和实现了一个基于互联网的机器人状态反馈和实时彷真系统。首先,本文提出了基于状态反馈的实时仿真方法解决时延问题,以保证远程仿真机器人和本地服务器机器人的状态同步和机器人操作的安全性。其次,本文提出通过离线示教仿真之后再进行在线控制策略以及通过远程控制与本地自主控制的模式切换方法进一步地缩短在线操作时间和提高操作的安全性。另外,在保证操作正确性的情况下,采用基于作业的控制方式可以大大的缩短在线控制时间。最后,实验证明了基于互联网的状态反馈和实时仿真系统的正确性和有效性。
机器人远程控制在航空航天、军事、工业生产、医疗、教学和服务娱乐等各个领域都有广泛的应用;本系统由于要在客户端做比较复杂的实时三维仿真,所以采用基于C/S的控制模式;在通信协议的选择上采用TCP和UDP相结合的模式,远程控制端传给服务器端的控制命令采用TCP协议,而服务器端返回远程控制端的视频图像采用UDP协议进行传输,并采用WinSocket进行通信;本文利用3DS MAX强大的建模能力以及OpenGL强大的交互能力相结合来实现三维仿真;在运动建模方面则采用D-H坐标系法来建立机器人的连杆坐标系;系统采用接口层、数据层和传输层的三层架构使系统的逻辑结构层次非常清晰;在功能设计方面,客户端和服务器端既有自己独立的功能,有可通过建立网络通信连接实现远程控制功能;系统还通过状态反馈,安全检测以及模式切换来增强系统的实时性和安全性;在多机协调方面,由于协调控制的机器人只有两台,所以采用集中控制的结构;最后本文还对网络时延进行了测试,并通过不同分类方法对远程机器人控制进行了分组实验,证明了系统设计的有效性和正确性。