發(fā)布時間：2024-10-03 02:52

　　遙操作系統(tǒng)是一種實時人機交互方式,能夠擴展人類活動范圍并幫助人類在復雜危險環(huán)境下完成任務,因此具有極大的理論研究意義。然而一方面人體手臂與多關節(jié)機械臂的物理結構存在差異,操作者通常需穿戴傳感器設備或操縱搖桿進行遙操作,這影響操作者自然舒展的遙操作機械臂。另一方面遙操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡傳輸通道中不可避免的存在時延和丟包現(xiàn)象,這給遙操作帶來了很大障礙。通過視覺遙操作使人體自然地遙操作多關節(jié)機械臂,并保證帶有時延和丟包的遙操作系統(tǒng)具有良好的控制性能,是本文主要的研究內容。首先,研究了人機姿態(tài)一致的視覺遙操作。人機姿態(tài)統(tǒng)一的視覺遙操作系統(tǒng)可實現(xiàn)機械臂跟隨人體手臂動作并保持姿態(tài)一致。基于深度學習中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡,設計了多級結構的視覺遙操作網(wǎng)絡用以學習人體手臂信息到機械臂關節(jié)角之間的強非線性映射。提出了一種新的人機姿態(tài)一致映射方法,將該映射方法封裝編程作為數(shù)據(jù)集生成器,批量生成人機姿態(tài)一致的數(shù)據(jù)集�；�于該數(shù)據(jù)集,使用神經(jīng)網(wǎng)絡訓練框架搭建并訓練該視覺遙操作網(wǎng)絡。然后,針對遙操作系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊中存在的時延和丟包現(xiàn)象,采用考慮事件觸發(fā)策略和量化方法的的模型預測控制補償時延和丟包帶來的影響并節(jié)約通訊帶寬。設計的預測...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機械臂遙操作研究現(xiàn)狀
        1.2.2 部分網(wǎng)絡化控制方法介紹
    1.3 本文主要工作及章節(jié)安排
第2章 實驗平臺的搭建
    2.1 引言
    2.2 Baxter機器人
        2.2.1 硬件構成
        2.2.2 軟件分析
    2.3 Azure Kinect體感傳感器
        2.3.1 硬件構成
        2.3.2 骨架跟蹤程序
    2.4 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡
        2.4.1 理論介紹
        2.4.2 搭建神經(jīng)網(wǎng)絡程序
    2.5 本章小結
第3章 基于多階段深度神經(jīng)網(wǎng)絡的人機姿態(tài)一致視覺遙操作
    3.1 引言
    3.2 視覺遙操作網(wǎng)絡的設計
        3.2.1 網(wǎng)絡結構
        3.2.2 損失函數(shù)
    3.3 數(shù)據(jù)集生成
        3.3.1 Baxter機器人機械臂運動學模型
        3.3.2 人機姿態(tài)一致的映射方法
    3.4 實驗驗證
        3.4.1 視覺遙操作網(wǎng)絡評估實驗
        3.4.2 機械臂視覺遙操作實驗
    3.5 本章小結
第4章 考慮量化和事件觸發(fā)的遙操作預測控制
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)建模與問題描述
    4.3 控制算法
        4.3.1 觀測器和事件觸發(fā)器
        4.3.2 量化器
        4.3.3 預測控制器
        4.3.4 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性
    4.4 仿真驗證
    4.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：4006666