力觉临场感遥操作机器人技术研究进展

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1、·综述与展望·宋爱国·力觉临场感遥操作机器人技术研究进展力觉临场感遥操作机器人技术研究进展宋爱国(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，江苏南京210096)摘要: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

2、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。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;大时延中图分类号:TP24文献标志码:A文章编号:1671-5276(2012)01-0001-05TheDevelopmentofForceTelepresenceTelerobotTechniqueSONGAi-guo(RobotSensorandControlInstituteSchoolofInstrumentScienceandEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Ab

3、stract:Human-robotInteractionrobotiscurrentlythefrontierandhotoftheroboticsresearch．Telepresenceiscoretechniqueofthehuman-robotinteraction．Inthispaper，wereviewthehistoryofthetelepresencetelerobottechnologyandanalyzeitsthreebasictechniques，thatissensingtechnique，forcefeedbackandtactiledisplaytechni

4、que，predictivevirtualenvironmentmodelingundertimedelay．Then，webrieflydiscussthebiologicalelectricitybasedhuman-robotinteractionasthecurrentresearchhotoftelepres-enceteleoperation．Atlast，weintroducethedevelopmentoftelepresencetelerobotresearchinRobotSensorandControlInstituteatSoutheastUniversitydur

5、ingthepastdecade．Keywords:Forcetelepresence;teleoperation;human-robotinteraction;robotsensor;hapticdisplay;timedelay临场感遥操作机器人的实现，将极大地改善机器人的作业0引言能力，人们可以将自己的智慧同机器人的适应能力相结合而完成有害环境或远距离环境中的作业任务，如空间探20世纪80年代对智能机器人的研究表明，由于受到索、海洋开发、核能利用、远程医疗、远程实验、军事战场、机构、控制、人工智能和传感技术水平的限制，发展能在未反恐安保等领域。知或复杂环境下工作的全自主式智能机器人是

6、目前难以正是鉴于临场感遥操作机器人技术的重大意义和应达到的目标。但随着空间技术、海洋技术和原子能技术等用价值，美、日、德、法、英等发达国家竞相投入大量的人领域的发展，迫切需要大量工作在危险和危害人体健康环力、物力和财力开发相关技术研究和开发。早在1993年，境下的高级机器人。因此，工作在人与机器人交互方式下美国NASA就开始针对空间作业任务研制出了具有初步的遥操作机器人受到人们的广泛关注和研究。临场感效果的遥操作机器人FTS系统和DTF-1系统，并所谓交互技术包括人与机器人的交互以及机器人与将其载入航天飞机中;1993年德国研制的空间机器人环境的交互。前者的意义在于由人去实现机器人在未知R

7、OTEX首次在哥伦比亚航天飞机上进行了太空飞行实环境中难以做到的规划和决策，后者的意义在于由机器人验，ROTEX由多传感器的遥操作机器人和6自由度手套去实现人所不能到达的环境中的作业任务。式人机接口以及具有预见显示能力的三维虚拟环境图象临场感(telepresence)技术是人机交互的核心。临场系统构成;日本也在加紧研制空间站内外用的遥操作机器感的概念是指将远地机器人和远地环境的相互作用信息人系统，并于2000年发射了E