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力觉临场感遥操作机器人(1):技术发展与现状 被引量:46
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作者 宋爱国 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2013年第1期1-19,共19页
人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(Telepresence)技术是人机交互的核心.首先,回顾了力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人在核领域、空... 人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(Telepresence)技术是人机交互的核心.首先,回顾了力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人在核领域、空间探测领域与远程医疗领域的应用情况;其次,对力觉临场感遥操作机器人的4大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术和虚拟预测环境建模技术等进行了综述;还介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近20年来开展临场感遥操作机器人技术研究,以及在核探测、康复医疗领域应用的情况.通过回顾与分析,指出了力觉临场感遥操作机器人技术今后需要研究的几个重点问题. 展开更多
关键词 力觉临场感 遥操作机器人 机器人传感器 力触觉再现 大时延 控制 虚拟环境
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带有力觉和触觉临场感的灵巧手主从系统的设计 被引量:9
2
作者 陈辉 宋爱国 +1 位作者 金世俊 黄惟一 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第6期437-441,448,共6页
针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题,介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统,讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题,提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进... 针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题,介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统,讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题,提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进的力反馈-位置型结构来实现力觉再现的新方法,最后进行了实验验证. 展开更多
关键词 多指灵巧手 触觉临场感 力学临场感 机械手
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力觉临场感遥控作业系统的研究进展 被引量:13
3
作者 黄惟一 宋爱国 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1995年第4期112-119,共8页
力觉临场感遥控作业系统是一种新型的高级遥控机器人系统,它通过操作者时机器人实现带感党的控制来完成复杂环境下的作业,本文介绍了临场感遥控作业系统的组成和当前对力觉临场感技术研究的几个主要方面及存在的困难,为进一步研究指... 力觉临场感遥控作业系统是一种新型的高级遥控机器人系统,它通过操作者时机器人实现带感党的控制来完成复杂环境下的作业,本文介绍了临场感遥控作业系统的组成和当前对力觉临场感技术研究的几个主要方面及存在的困难,为进一步研究指明了方向。 展开更多
关键词 传感器 力觉临场感 遥控作业 遥控机器人 机器人
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人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究 被引量:16
4
作者 宋爱国 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第23期100-109,共10页
人机交互式机器人是当前机器人学研究的前沿和热点之一,而临场感(telepresence)技术是人与机器人交互的核心。本文通过阐述力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人的系统组成,指出力觉临场感遥操... 人机交互式机器人是当前机器人学研究的前沿和热点之一,而临场感(telepresence)技术是人与机器人交互的核心。本文通过阐述力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人的系统组成,指出力觉临场感遥操作机器人面临的3个难题:力感知、力反馈和大时延力控制。针对以上问题,对力觉临场感遥操作机器人的四大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术、虚拟预测环境建模技术进行了综述;介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制技术研究所30年来开展人机交互遥操作机器人技术研究的进展及其在核探测、康复医疗领域应用的情况。展望了人机交互力觉临场感遥操作机器人技术未来研究与发展的重点。 展开更多
关键词 遥操作机器人 机器人技术 力觉临场感 人机交互式 传感技术 控制技术 研究与发展 机器人学
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力觉临场感遥操作机器人技术研究进展 被引量:14
5
作者 宋爱国 《机械制造与自动化》 2012年第1期1-5,22,共6页
人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点。临场感(telepresence)技术是人机交互的核心。对临场感遥操作机器人技术的发展和现状作了回顾,对力觉临场感谣操作机器人的三大关键技术:传感技术、... 人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点。临场感(telepresence)技术是人机交互的核心。对临场感遥操作机器人技术的发展和现状作了回顾,对力觉临场感谣操作机器人的三大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延下的虚拟预测环境建模技术等进行了综述;对临场感遥操作机器人技术的最新前沿即基于生物电信息的人机交互技术进行了介绍;最后并介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近10年来开展临场感遥操作机器人技术研究及应用所取得的成果。 展开更多
关键词 力觉临场感 遥操作机器人 人机交互 机器人传感器 力触觉再现 大时延
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柔索牵引式力觉交互机器人控制策略 被引量:11
6
作者 宋达 张立勋 +3 位作者 王炳军 高源 薛峰 李来禄 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期440-447,共8页
为了让航天员在没有太空真实环境的地面上模拟太空环境进行虚拟作业训练,设计了一种与虚拟现实(VR)技术相结合的柔索牵引式力觉交互机器人.首先,根据微重力环境中物体的运动特性设计机器人的构型,建立移动平台、驱动单元、人推物体运动... 为了让航天员在没有太空真实环境的地面上模拟太空环境进行虚拟作业训练,设计了一种与虚拟现实(VR)技术相结合的柔索牵引式力觉交互机器人.首先,根据微重力环境中物体的运动特性设计机器人的构型,建立移动平台、驱动单元、人推物体运动过程的动力学模型并进行运动学分析.然后,针对系统冗余驱动及力控制任务,提出一种复合控制策略,即以柔索长度变化为速度控制内环,力的外环控制为力/速混合控制.最后,分别进行单柔索加载和人机系统力觉交互仿真分析,分析结果表明该控制策略可以使柔索驱动单元降低10%的恒力跟随误差并能稳定地跟随余弦力的变化,验证了该控制策略对多余力抑制的有效性. 展开更多
关键词 虚拟作业 力觉临场感 力/速混合控制 力觉交互
原文传递
力觉临场感遥控作业机器人控制系统研究现状和发展 被引量:2
7
作者 田小峰 宋爱国 +1 位作者 蒋洪明 黄惟一 《测控技术》 CSCD 2000年第7期12-15,共4页
综述了力觉临场感遥控作业机器人控制系统的历史和现状 。
关键词 力觉临场感 遥控作业机器人 虚拟现实 控制系统
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力觉临场感遥控作业虚拟现实系统研究 被引量:4
8
作者 曾庆军 陈善隆 黄惟一 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1999年第2期1-5,共5页
虚拟现实技术是目前解决力觉临场感遥控作业系统时延问题的一种强有力工具.本文研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,针对力觉临场感遥控作业系统时延问题提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法的有效性.
关键词 虚拟现实 力觉临场感 遥控作业 时延
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具有力觉临场感主从机器人在遥装配作业中的应用 被引量:6
9
作者 陈卫东 蔡鹤皋 +1 位作者 席裕庚 赵锡芳 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第12期57-60,68,共5页
通过建立一套具有力觉临场感的主从机器人系统,研究在非确定性环境下借助临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法.遥装配作业实验结果表明了控制方案的可行性.
关键词 主人机器人 力觉临场感 遥装配 遥操作 机器人
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主从式焊接机器人力觉临场感技术 被引量:5
10
作者 吴威 蔡鹤皋 +1 位作者 吴娟 林韧卒 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期122-127,共6页
以PUMA562作为焊接机器人建立了具有力觉临场感的主从焊接试验系统,利用从机器人焊炬前面安装探针与焊缝接触形成的力感觉由主机器入反馈到操纵者,使操纵者借助于监视设备和力觉临场感来实现远距离遥控焊接。试验表明:在主从... 以PUMA562作为焊接机器人建立了具有力觉临场感的主从焊接试验系统,利用从机器人焊炬前面安装探针与焊缝接触形成的力感觉由主机器入反馈到操纵者,使操纵者借助于监视设备和力觉临场感来实现远距离遥控焊接。试验表明:在主从焊接系统中采用基于腕力传感器的双向力控制技术可以很好地解决操纵者因电视监视设备受燃弧影响视觉的问题,使主从焊接系统在遥操作时有了“手感”,以进一步提高焊缝跟踪的准确度。 展开更多
关键词 焊接 机器人 力觉临场感
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具有力觉临场感的遥操作操纵器关键技术研究 被引量:7
11
作者 邓乐 赵丁选 唐新星 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期159-162,181,共5页
具有力觉临场感的遥操作操纵器是主、从遥操作系统重要的人机接口,它可以向远端从机械手传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力/力矩等信息,为操作者提供力觉临场感.其性能直接影响遥操作系统的透明性、稳定性,... 具有力觉临场感的遥操作操纵器是主、从遥操作系统重要的人机接口,它可以向远端从机械手传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力/力矩等信息,为操作者提供力觉临场感.其性能直接影响遥操作系统的透明性、稳定性,提供有效的力觉反馈是其研究、设计的关键.对力觉临场感操纵器设计中位置控制精度、操纵器的动态特性、操纵器的各向同性、稳定性、人体工程学指标等方面的性能要求进行了分析,对其结构形式、各向同性与结构非奇异性等结构设计方面的问题进行了研究,对各种驱动方式的特点进行了比较,并对检测与控制系统结构对于系统性能的影响进行了研究.研究表明,在结构设计时,采用机械上解耦、运行过程中惯性保持不变的机械结构,将使控制算法简化.研究结果对于该类装置的研究与开发具有借鉴作用. 展开更多
关键词 主从机器人 力觉临场感 力反馈控制器 关键技术
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一种具有力觉触觉临场感的主从机器人装配作业平台 被引量:2
12
作者 高理富 王定成 +3 位作者 唐毅 张建军 葛运建 宋宁 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期81-85,共5页
本文介绍了一种具有力觉触觉临场感的主从机器人系统.该系统以改造后的PUMA手作为从手,和主手一起构成异构主从手,实现了力觉触觉临场感以及对工件的自动识别和抓取等功能,其中对PUMA手的改造以开放性作为改造的主要目的,... 本文介绍了一种具有力觉触觉临场感的主从机器人系统.该系统以改造后的PUMA手作为从手,和主手一起构成异构主从手,实现了力觉触觉临场感以及对工件的自动识别和抓取等功能,其中对PUMA手的改造以开放性作为改造的主要目的,以期能为多种传感器的集成提供一个开放式的机器人装配作业平台. 展开更多
关键词 力学临场感 触觉临场感 PUMA 机器人装配作业平台 机械手
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力觉临场感遥操作系统的双向控制 被引量:5
13
作者 陈卫东 席裕庚 蔡鹤皋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期214-220,共7页
通过建立一套主从机器人遥操作系统,研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法,在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案,实验表明了该方案的可行性,显示了临场感在增强人机交互能力方面的重... 通过建立一套主从机器人遥操作系统,研究在非确定性环境下借助力觉临场感技术实现遥操作的控制理论和设计方法,在力和运动的双向控制中采用力反射伺服型控制方案,实验表明了该方案的可行性,显示了临场感在增强人机交互能力方面的重要作用. 展开更多
关键词 主从机器人 力觉临场感 双向控制 遥操作系统
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具有临场感的主从机器人系统双边控制策略 被引量:6
14
作者 邓乐 赵丁选 +2 位作者 倪涛 文广 唐新星 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期681-685,共5页
针对主从机器人系统双边控制策略的透明性问题,利用电液比例阀控制液压缸建立了单自由度主、从机器人临场感实验系统。在力和运动的双边控制中,采用力反馈伺服型、并行型和改进并行型3种控制策略,对空载、小刚度弹性负载和大刚度弹性负... 针对主从机器人系统双边控制策略的透明性问题,利用电液比例阀控制液压缸建立了单自由度主、从机器人临场感实验系统。在力和运动的双边控制中,采用力反馈伺服型、并行型和改进并行型3种控制策略,对空载、小刚度弹性负载和大刚度弹性负载情况下的位置和力跟踪性能分别进行了实验。实验结果表明:力反馈伺服型、并行型的运动跟踪存在时间滞后,主手受力存在振动;与其他两种控制策略相比,改进并行型控制策略在小刚度和大刚度负载时具有较好的透明性。 展开更多
关键词 流体传动与控制 力觉临场感 双边控制策略 遥控机器人 电液比例控制 透明性
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VR技术在力觉临场感遥控作业系统中的应用研究 被引量:4
15
作者 曾庆军 曾芬芳 黄惟一 《系统仿真学报》 CAS CSCD 1999年第4期297-301,共5页
目前虚拟现实(VirtualReality简称VR)技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力... 目前虚拟现实(VirtualReality简称VR)技术应用到力觉临场感遥控作业系统,可以有效地解决系统的时延问题。本文首先研究了遥控作业虚拟现实系统的构成和实现原理,然后针对力觉临场感遥控作业系统时延问题,建立了力觉临场感遥控作业虚拟现实系统,阐述了虚拟力的产生以及虚拟接触的检测,最后提出了一种力觉虚拟现实实现算法,并构造实验系统验证了该算法克服系统时延影响的有效性。 展开更多
关键词 虚拟现实 力觉临场感 遥控作业 时延
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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
16
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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基于任务空间双模式结合的遥操作机器人系统 被引量:6
17
作者 王宇 宋爱国 徐效农 《电子测量技术》 2014年第1期24-29,共6页
遥操作技术是空间、深海以及遥远距离等特殊环境下机器人完成作业任务的关键技术。构建了基于PHANTOM手控器及MOTOMAN机器人的遥操作机器人系统平台,能够实现对象的主从抓取、自主抓取以及两者结合抓取等几种抓取任务,并完成人性化用户... 遥操作技术是空间、深海以及遥远距离等特殊环境下机器人完成作业任务的关键技术。构建了基于PHANTOM手控器及MOTOMAN机器人的遥操作机器人系统平台,能够实现对象的主从抓取、自主抓取以及两者结合抓取等几种抓取任务,并完成人性化用户界面的设计。针对遥操作机器人主从双边存在的时延问题,设计了基于任务空间检测的自主模式和主从模式相结合的遥操作机器人系统工作模式,相比于传统的遥操作机器人系统所采用的工作模式更加省时高效。实验结果表明所提出的工作模式能够满足存在通信时延情况下遥操作机器人完成任务的需要。 展开更多
关键词 遥操作 力觉临场感 双模式 KINECT 时延
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主从机器人系统新型力觉双向伺服控制方法 被引量:4
18
作者 邓乐 王岩 +1 位作者 李新 赵丁选 《机械与电子》 2005年第4期52-54,共3页
提出了一种新型的控制策略,其主要特征是从手由主、从手之间的力偏差和位置偏差控制,主手由二者的力偏差控制;建立了系统的动力学模型,并根据二端口网络理论,从理论上研究了新方法的透明性能。
关键词 主从遥操纵 力觉临场感 双向伺服控制策略
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基于神经网络的力觉临场感系统的预测控制 被引量:1
19
作者 陈启宏 费树岷 宋爱国 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期336-339,共4页
针对力觉临场感系统传输通道中存在时变通讯时延 ,造成系统不稳定和操作性能降低的问题 ,利用前向神经网络建立主机械手、从机械手和环境的模型 ,并通过神经网络模型预测主机械手速度和从机械手受力 ,以消除或减少通讯时延对系统的影响。
关键词 力觉临场感 时廷 神经网络 预测控制
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力觉临场感遥操作机器人(3):环境的动力学描述 被引量:4
20
作者 宋爱国 马俊青 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第2期113-120,共8页
力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人-机-环交互系统.环境是遥操作机器人系统最终的环节,也是操作者感知和作用的对象,环境的动力学特性对整个遥操作机器人系统的控制性能会产生直接的影响.通过分析环境在力觉临场感遥操作机器人... 力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人-机-环交互系统.环境是遥操作机器人系统最终的环节,也是操作者感知和作用的对象,环境的动力学特性对整个遥操作机器人系统的控制性能会产生直接的影响.通过分析环境在力觉临场感遥操作机器人系统中的动力学特性,建立了环境在碰撞接触、线性平稳接触和非线性平稳接触3类情况下的动力学模型,并给出了模型的等效阻抗形式,为力觉临场感遥操作机器人系统的分析提供了基础. 展开更多
关键词 力觉临场感 遥操作机器人 环境 动力学 建模
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