基于谓词不变性的状态反馈控制在机器人遥操作中的应用

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1、第ux卷第x期机器人×∂²¯quxo²qxussv年

2、月≥¨³·qoussv文章编号}tssu2swwykussvlsx2swu{2sxΞ基于谓词不变性的状态反馈控制在机器人遥操作中的应用王清阳o席宁o王越超k中国科学院沈阳自动化研究所o辽宁沈阳ttsstyl摘≈{ 要}传统的基于事件遥操作系统虽然巧妙地避开了变化时延问题o但是它具有/走走停停0的特点o即机器人将当前状态发送出去之后直到操作者的下一个指令到来之前机器人必须保证状态没有变化∀对此本文首次提出了利用基于谓词不变性的状态反馈控制来对原有的方法进行改进o使机器人能够对动态环境具有适应性∀关键词}遥操作~基于事件~谓词不变性~状态

3、反馈控制中图分类号}×°uw文献标识码}ΣΤΑΤΕΦΕΕΔΒΑΧΚΟΦΠΡΕΔΙΧΑΤΕpΙΝςΑΡΙΑΝΧΕΦΟΡΡΟΒΟΤΤΕΛΕΟΠΕΡΑΤΙΟΝ•±¬±ªp¼¤±ªo÷¬±ªo•≠∏¨p¦«¤²(ΣηενψανγΙνστιτυτεοφΑυτοματιον,ΧηινεσεΑχαδεμψοφΣχιενχεσ,Σηενψανγttssty,Χηινα)Αβστραχτ:±§¨µ·«¨¤¶¶∏°³·¬²±·«¤·¨±√¬µ²±°¨±·§²¨¶±²·¦«¤±ª¨º«¨±µ²¥²·¬¶¶·¤·¬²±¤µ¼o·«¨·µ¤§¬·¬²±¤¯µ²¥²··¨¯¨²³2¨µ¤·¬²±§¨µ¬√¨§¥¼¨

4、√¨±·¤√²¬§¶·«¨³µ²¥¯¨°²©√¤µ¬¤¥¯¨·¬°¨§¨¯¤¼o¥∏·¤··«¨¶¤°¨·¬°¨¬·¦¤∏¶¨¶·«¨µ²¥²··²«¤√¨·«¨¶«²µ·¦²°¬±ª²©/°²√¨¬±ª¤±§º¤¬·¬±ª0q±·«¬¶³¤³¨µo¶·¤·¨©¨¨§¥¤¦®²©³µ¨§¬¦¤·¨p¬±√¤µ¬¤±¦¨¬¶¬±·µ²§∏¦¨§·²°¤®¨µ²¥²·¤§¤³··«¨§¼±¤°¬¦¨±√¬µ²±°¨±·¤±§²√¨µ¦²°¨·«¨¶«²µ·¦²°¬±ª²©/°²√¨¬±ª¤±§º¤¬·¬±ª0qΚεψωορδσ:·¨¯¨²³¨µ¤·¬²±~¨√¨±·p¥¤¶¨§~³µ¨§¬¦

5、¤·¨p¬±√¤µ¬¤±¦¨~¶·¤·¨©¨¨§¥¤¦®1引言(Ιντροδυχτιον)的技术远远不能满足现实的需要∀其中最突出的问题是}当机器人处于动态的非结构环境中的时候o由机器人遥操作是实现有害或危险环境下作业的于很难对机器人现场进行建模o再加上原有的问题有力手段o是遥科学系统的重要组成部分∀它研究使得遥操作的效果很不理想∀为此o人们提出了许的主要内容是人类与机器人如何合作o使人类能在多思路∀例如基于行为的控制方法o基于事件的方远离活动现场的地点o完成和参与现场活动o使人类法o混杂控制方法等∀其中基于事件的方法由于采能够远离那些不利于!不允许人类在其中生存和工用了非时间基的时钟来

6、推动整个系统的运动o从而作的环境o远距离地完成和参与在那些环境中进行巧妙地绕开了信息传输的不确定时延并保证了系统的活动∀的稳定性∀基于行为的控制方法则针对不同的机器机器人遥操作系统的最大问题是信息传输过程人行为定义与其对应的传感信息输入o并制定了相中的不确定延时o乱序丢包等o从而给系统的稳定应的控制律∀这种方法能够使机器人灵活地对变化性o可靠性造成很大的影响∀从远程控制的体系结的环境作出反映∀混杂控制则是在基于行为的控制构方面关于机器人遥操作的研究成果可分为三类}方法的基础上既考虑了动态的非结构环境也考虑了预测显示r控制!双向控制和遥编程∀这些方法在很在完成任务的基础上系统的性能指标的方

7、法∀大的程度上解决了机器人遥操作系统最初所提出来本文在基于事件控制的基础上o采用混杂系统的任务∀然而o随着应用的不断深入人们发现}现有Ξ基金项目}国家自然科学基金k≥ƒ≤l~香港研究资助局k≤l联合资助项目}/基于互联网的机器人实时双向反馈遥操作研究0k≤ystvttyszwtl收稿日期}ussvpsupux第ux卷第x期王清阳等}基于谓词不变性的状态反馈控制在机器人遥操作中的应用wu

8、的状态反馈控制综合来提高原有遥操作系统的机器充分体现局部演变过程o原有的研究方法显然不能人反应行为∀满足需要∀在这种背景下由连续变量动态系统[8]k≤∂≥l和离散事件动态系统k∞≥l相互混合!相2基于事件

9、控制的遥操作(Εϖεντ−βασεδ互作用而成的一类涉及逻辑决策和连续控制的控制χοντρολιντελεοπερατιον)≈v∗y 方法应运而生∀基于事件的规划与控制是由谈自忠和席宁于正如我们在上文提到的o如何设计使机器人能t

10、

11、v年前后提出的∀最初是用于多机器人协作o最够在动态非结构环境下完成任务已经引起了越来越近又应用于遥操作和网络机器人控制∀其理论的基多的关注o基于行为的控制方法虽然能够解决部分本点在于引入一个不同于时间的