telerobotics system with a force feedback

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1、1em0pt电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目Teleroboticssystemwithaforcefeedback学科专业ElectronicScienceandTechnology学号201624070121作者姓名ShokanbiAkeemOlanrewaju指导教师ZhengWengFeng分类号密级注1UDC学位论文Teleroboticssystemwithaforcefeedback（题名和

2、副题名）ShokanbiAkeemOlanrewaju（作者姓名）指导教师ZhengWengFengProf.电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业ElectronicScienceandTechnology提交论文日期2018年4月18日论文答辩日期2018年5月8日学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月20日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。TeleroboticssystemwithaforcefeedbackAMasterThesisSubmittedtoU

3、niversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:ElectronicScienceandTechnologyAuthor:ShokanbiAkeemOlanrewajuSupervisor:Prof.ZhengWengFengSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘要过去几十年来，自动化，遥控机器人操纵和控制主从机器人系统受到了控制和自动化研究领域的大量关注，这对现实生活中的操作如手术，空间导航和工业目的起到了很好的作

4、用。大多数遥控机器人系统是通过对操作者的视觉反馈进行控制的，即使用摄像机来检测预定义任务的完成，当考虑时，这是无效的，人类操作员并不总是专注于做仅用视觉反馈监控系统。由于在操作员端会收到力反馈，以帮助他知道任务完成的时间，所以对远程机器人系统的强制反馈控制提供了监视远程操作系统的有效措施。许多研究者提出了一种力反馈控制机器人控制的方法，如PID控制、PD控制、PI控制H∞控制和各种控制，以实现力反馈遥操作的目的，但是由于不确定性引起的干扰问题是：仍然是控制过程中遇到的主要问题。本文研究了两自由度（2-DOF）机器人机械手位置

5、跟踪问题的不同控制策略，重点研究了力反馈遥操作机器人系统的PD计算力矩控制和改进自适应控制。使用Simulink/Matlab软件中的Simscape多体建模主从机械手系统。该模型基于反向运动学建立，角度位置被给予包括2自由度机器人操纵器的动态参数的控制器。与PD计算的转矩控制器相比，采用改进的自适应控制器来补偿不确定性以获得更好的结果。基于PD计算的转矩控制器的算法，在调整所述常数之后选择对角线比例和微分增益，以便提供更好的主-从运动控制以实现更好的跟踪。最后，一种改进的自适应控制器提供了对遥控机器人的良好位置跟踪，该算法

6、包含Slotine和Li方法以减少所述遥控机器人系统中的不稳定性。针对二自由度机器人的关节角位置的仿真数学模型的发展是在Simulink环境结合起来进行。用户定义功能块在Simulink环境中用来连接控制功能与二自由度机器人的Simscape刚体模型的角位置。仿真结果证明，本文提出的改进自适应控制器对于具有力反馈的遥操作系统是有效的，因为它大大减少了角度位置误差，即使在存在不确定性的情况下，它也能有效地减少期望角位置和实际角位置之间的误差，不像PD计算扭矩控制。关键词：遥操作机器人，逆运动学，PD计算力矩控制，改进自适应控制

7、，Lyapunov稳定性。IAbstractABSTRACTThelastfewdecadeshasseenautonomous,teleroboticsmanipulationandcontrolofamaster-slaveroboticssystemreceivinglotsofattentionfromtheresearchareaofcontrolandautomationwhichhashelpedsowellinreallifeoperationlikesurgery,spacenavigationandind

8、ustrialpurposes.Mostteleroboticsystemsarecontrolwithavisualfeedbacktotheoperatori.e.theuseofacameratodetectthecompletionofapre-definetask,whichis