主从机器人无线遥操作系统及其应用研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文主从机器人无线遥操作系统及其应用研究姓名：姜艳华申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：葛运建20080501摘要主从遥操作机器人系统由主机器人、从机器人及通信系统组成。操作者通过操纵主机器人来控制异地从机器人运动，完成远程操作任务。主从遥操作机器人系统将人的智能和机器人的智能完美结合，利用人的智能进行高层次的感知和决策，利用机器人来完成低级传感、路径规划、精密运动及重复性工作。主从机器人遥操作技术被广泛应用于深海、外空及核辐射等危险未知的环境中，以及那些并不存在危险但需要人类参与的技术领域，如远程医疗手术、遥探测、远程机器人教育，远程服务等

2、。主从遥操作技术帮助人们实现感知能力和行为能力的延伸，成为辅助人类拓展活动范围的重要技术之一。近年来，伴随着无线通信技术的成熟和普及，人们逐渐展开将无线通信技术应用于主从遥操作系统的研究。较之有线通信而言，无线通信存在布线简单、易于扩展、节点移动灵活等优点；它给主从机器人之间的通信提供了无线、稳定、安全的传输通道，避免了作业过程中因通信线路遭到破坏而中断主从机器人之间的通信；无线通信技术在一定程度上改变了操作者和机器人之间的交互方式，使得机器人的作业范围不再受到地域的限制。本文J下是在这一大背景下对主从机器人无线遥操作系统展开研究。首先，文章搭建了一套主从机器人无线遥操作系统，该系

3、统是对作者所在实验室带有力／触觉临场感主从机器人装配作业平台的改进，包括将主从机器人之间的串口通信升级为基于无线局域网技术的通信，同时添加视频临场感系统，在这一部分，作者详细介绍了主从机器人装配作业平台的硬件结构及软件系统，无线通信系统的硬件组成和软件设计，并通过实验对升级后的遥操作系统的有效性进行了验证；其次，文章还对数据在网络上的传输特性进行了实验分析，结果表明，数据在传输过程中会产生时延、丢包等现象，且时延随时间、地点不同而随机变化，随机时延给从机器人的稳定性作业带来了困难，针对这一问题，作者提出一种改进的BM(缓冲区管理)算法，用于将随机时延转换为固定时延，该算法在一定程度

4、上避免了数据传输过程中产生缓冲区溢出、缓冲区取空、丢包等现象，从而保证从机器人的稳定工作；最后，文章对全文进行了概括总结，并提出了今后的重点研究方向。关键字：遥操作无线通信随机时延BM算法AbStraCtAmaSter。sIaVeteleoperatlonsyStemconsistsofamasterrobot，aslaverobotandacommunlcatlonsystem．HumanoperatetheslaverobOtwhichisinaremoteplacetocompletetaskbycontrollingthemasterrObot．Themaster．slav

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