机械臂网络远程控制平台软件设计与实现

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1、中国科学技术大学硕士学位论文摘要摘要对于网络传输过程中的主要技术难点——不确定时延的研究深入和互联网协议的逐步成熟，使运用互联网作为媒介进行网络远程控制成为可能。基于网络的远程控制可以有效延伸人类的工作空间。提高设备联合制造生产的能力。目前网络远程控制中最成熟的应用是远程机器人控制。本论文在Windows系统使用WinsockAPI，以UDP连接的C．S架构，通过软件底层控制方式设计实现了二自由度机械臂的网络远程控制软件平台，从指令循环周期同步的角度分析网络不确定时延对系统性能的影响并设计同步补偿算法，验证其有效性：提出等效时延的概念和分离补偿思想。该平

2、台的设计思路对于其他机器入远程控制系统具有借鉴意义。早在1965年，Ferrel就提出了在网络控制中需要注意时变的网络时延问题l¨。而网络控制研究真正进入实验室实现则是20世纪90年代。近几年的新思路新方法层出不穷。第一章介绍了网络远程控铡的理论发展与国内外研究动态，列举了当前流行的各种远程控制策略与相应的实现范例．网络远程控制是控制方法与网络结合的结果，是控制领域一个崭新而非常有前景的发展方向与研究热点．在远程控制中需要考虑诸多方面的问题。第二章阐述了网络远程机器人控制系统的基本思路，原理与方法，分析其优劣性，提出本论文采用的实现与控制策略．二自由度机

3、械臂实验平台可以实现高速高精度的平面图形绘制，对其进行网络移植可以有效扩展实验平台的功能，也可以在二自由度机械臂两络远程控制平台上进一步进行网络控制算法与补偿策略的研究。本文第三章首先分析机械臂本地控制平台的结构与软件流程，针对其工作特性设计实现了机械臂网络远程控制平台，详细分析了软件平台的构成，数据结构，功能函数代码与软件流程。在第暇章分析网络不确定性时延的组成与产生原因，及其对系统性能的影响并设计同步补偿算法，验证其有效性。第五章是总结与展望，同时提出等效时延的概念和分离补偿思想。关键词：机械臂系统；网络控制；远程控制；时延补偿中国科学技术大学硕士学

4、位论文AbstractTheadvanceofresearchinundetermindedtime-delayofnetworktransferringmakestheapplicationofnetwork-basedremotecontrolsystempossible．Thenetwork-basedremotecontrolsystem啪extendtheworkspaceofhumanbeingsandthecooperationmanufactureabilitiesofthedevices．n砖mostmatureapplicationo

5、fnetwork-basedremotecontrolistheremoteroboticcontrolnOW．Inthispaper,wehavedesignedanetwork-based2-DOFroboticarmremotecontrolplatform耐tllpaintingcapacityinWindowssytcm．TheplatformusesWinsockAPI，substratesofbovarcstructure．UDPconnectionandC·Smodel．Weanalyzetheeffecttosystemsymmetry

6、causedbytime-delayinthesingle-conunaIldcirculation,designsymmetrycompensationschemesandachieveexpectedperformance．Thisworkcanbeusedasareferencetootherremoterobotcontrolsystems．Fen-elfl】pointedoUtthenndeterminodtime-delayinthenetwork—basedcontrolin1965．Theresearchofnetwork-basedco

7、ntrolcasteintothelaboratoryenvironmentsince1990s．Thenewmethodsandideasburstoutintheseyears。InchapterI．weIntroducetheadvanceofthetheoryandthetrendsofnetwork-basedremotecontroldomesticandoverseas，enumeratethepopularimplementationmethodsandexamples．Network-basedremotecontroIisthecom

8、binationofcontrolmethodsandnetwork．Itisa