人机交互增强感遥机器人控制技术研究

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随着遥操作控制技术的不断成熟,基于Internet的遥操作系统已成为当今机器人研究领域的一大热点,其应用前景越来越广阔。但人类发展空间在不断扩展,许多工作具有不可预测性。对于非结构和动态时变环境中的复杂作业,需要人类的不断介入,对遥控装置的作业进行适度的理解、计划和控制。由人来帮助机器人进行分析和判断是提高机器人智能的有效途径。当人借助于交互工具主动参与和控制机器人的行为时,机器人系统的运行比无人时更为有效、具有更强的容错性。因此,许多机器人学研究者一致认为,目前机器人的研究热点应从全自主方式转向交互方式,即人机交互技术。本课题对遥机器人人机交互技术进行了研究并提出了基于多通道信息融合的增强感人机交互技术。以Internet网络为通讯手段,以KLD-400四自由度教学机器人为被控单元,搭建了基于Internet的增强感遥机器人操作系统。系统以TCP/IP为传输/控制协议、以Client/Server-Robot(客户机/服务器)体系结构为网络通讯平台,实现了遥机器人视觉和力觉的反馈控制。为了提高系统的智能,实现更好的人机交互,作者基于DSP和LM628开发了智能运动控制器。该运动控制器能同时控制2个伺服电机和3个步进电机,为增强感人机交互奠定了基础。针对所搭建的实验系统,采用模块化结构开发了遥机器人共享控制系统,并用Intelligent Command Buffer的方法来减小传输时延。该系统实现了操作模式的平稳转换,并将操作者从连续、无聊的直接控制中解放出来,弥补了传统遥机器人系统的缺点。所开发的遥机器人人机交互技术既减少了对系统资源的占用,又减轻了操作者负担,让操作者集中于机器人的操作,又不丧失对本地状态的意识,真正实现人机“合作”完成任务的思想。论文成果将对今后进一步研究具有重要的参考意义。
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