空间机器人遥操作双边控制技术研究

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1、国防科学技术大学博士学位论文空间机器人遥操作双边控制技术研究姓名：邓启文申请学位级别：博士专业：控制科学与工程指导教师：李泽湘;韦庆20061001国防科学技术大学研究生院博士学位论文适应，从而保证系统始终具有良好的透明性或跟踪性。2，用力传感器测量从手与环境作用力并直接反馈回主端进行控制的方法。这种方法第一次把力传感器直接应用于力反馈双边控制．由于测量的力信息中包含从端环境阻抗信息，这种方法的操作性能就具有了对从端环境变化的自适应能力，且可消除透明性和跟踪性的冲突。为了对前面的控制方法进行实验研

2、究，本文搭建了一个两自由度的时延力反馈双边控制系统。系统的主手为驱动冗余并联机构，从手为PUMA562工业机械臂．针对驱动冗余并联机构运动学正解和逆解的特点，提出了一种快速计算其雅可比矩阵及对其进行力控制的方法。应用此系统进行了典型的力反馈双边控制实验，在时延6秒的情况下成功地实现了对未知曲面的跟踪操作。当遥操作系统远端的从手为自由漂浮的空间机器人时，空间机器人的底座和本体之间存在运动学和动力学耦合，本体的运动会引起基座的相应运动，使得其运动学和动力学模型以及控制方法同固定基座机器人之间有很大的不

3、同。为了验证自由飘浮空间机器人的模型及控制方法，本文提出了地面固定基座机器人和空间机器人之间的运动学等效原理，依据此原理提出了一种在地面用普通工业机械臂模拟遥操作空间机器人运动的方法。自由飘浮空间机器人的运动学模型采用根据动量守恒原理推导的广义雅可比矩阵方法，地面物理仿真机器人系统和空间机器人系统之间通过运动学等效原理进行等效，在此系统上成功地模拟了遥操作空间机器人捕获目标的作业。主题词：力反馈时延双边控制绝对稳定性稳定性透明性跟踪性空间机器人第n页国防科学技术大学研究生院博士学位论文Wi血the

4、developmentofspaceexploration,spacerobotwillplaymo∞andmoreimportantfunction．Teleopenitionisanimportantcontrolmefllodofthespacerobot．脚l

5、lcingtheastronautwithteleOlⅪratespacerobottOworkinoutspaceCallavoidtheriskofaslronatttworldnginoutsp暇舄andalso啪ellhan

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7、alrolwillaforcefecdbnekanddel帮hasmadesomeprogress,butstillfacesmanyi,roblms．。BasedOnpl创'iOUSl俄arch,thislⅪperstudiesfollow堍is朝Jes：姐aeperfommexindicatorsofbilateralsystemandlheirnlcasurcmcntmethods；filebilaternl—controlmethodbasedabsolutegtabititrtheory

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9、cts．．Il圮h眵ic，requirementsofbilateraleonlr01with+forcefeedl雠kincludethreeIISpecl3．"thesystemisstable；the0l，e糟幻rfeelstheforcethat’theslavellets011ellViom嗽themovclncntofslavetracksthemoyelnc'fltofma蛐}r．1heperformalaceindicntorsofsystem，shouldcapa