遥操作机器人理论本科毕业设计

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1、摘要摘要随着探索领域的不断拓展，人类对机器人的需求越来越大。当需要在一些人类难以到达或者危险的环境中完成复杂任务时，普通机器人往往难以胜任，这时遥操作机器人就应运而生。遥操作机器人是机器人学与通信技术、控制理论等融合的产物。它将人类的指导和机器自身的智能相结合，有效拓展了人类的活动空间，延伸了人类的能力，有广泛的应用前景。本文主要研究遥操作机器人的时延控制问题。首先，简要介绍了遥操作机器人的发展和现状，介绍了二端口网络理论，并为遥操作机器人建立了二端口网络模型。然后，基于遥操作机器人的二端口网络模

2、型，分析了时延对遥操作机器人控制效果的不利影响，以及产生这些不利影响的原因。接着，运用无源控制理论中的波变量方法，设计遥操作机器人系统的控制算法。最后，运用Matlab软件对控制算法进行仿真模拟。关键词：机器人遥操作二端口无源控制-IV-ABSTRACTABSTRACTWiththeexplorationoftheareacontinuestoexpand,thehumandemandontherobotismoreandmorebig.Whentheneedinsomehumaninaccess

3、ibleordangerousenvironmenttoperformcomplextasks,oftendifficulttodoordinaryrobot,teleoperationwillemergeasthetimesrequire.Teleoperationisafusionofrobotics,communicationtechnologyandcontroltheory.Teleoperationwhichcombineshumansupervisorandmachineintell

4、igenceeffectivelyexpandsthespaceofhumanactivityandextendshumancapability,soithasextensiveapplicationprospects.Thispapermainlystudiesthecontroloftimedelayteleoperation.Firstly,thispaperbrieflydescribesthedevelopmentstatusoftheteleoperationandtwo-portne

5、tworktheoryandbuildsatwo-portnetworkmodelforteleoperation.Secondly,basedonthetwo-portnetworkmodelofteleoperation,ananalysiswhichisrelatedtotheadverseeffectofthetimedelayinteleoperationcontrolandthecausesoftheseadverseeffectsismade.What'smore,usingwave

6、variablemethodofthepassivecontroltheory,controlalgorithmoffteleoperationisdesigned.Finally,Matlabisusedtosimulatethecontrolalgorithm.Keywords:roboticsteleoperationtwo-portnetworkpassivecontrol-IV-目录目录第一章绪论11.1遥操作机器人的意义11.2遥操作机器人的发展21.3遥操作机器人的系统结构模型31.

7、3.1NASREM系统结构模型41.3.2基于Agent的系统结构模型51.3.3混杂系统结构模型51.3.4采样控制模型61.4遥操作机器人的数学模型71.5遥操作机器人的时延控制81.5.1基于电路理论的无源控制方法81.5.2基于现代控制理论的方法81.5.3基于虚拟现实技术的控制方法91.5.4基于事件的控制方法91.6本文主要研究内容9第二章遥操作机器人的动力学模型和数学模型112.1二端口网络理论112.2遥操作机器人的体系结构112.3遥操作机器人系统等效成二端口网络132.4本章小

8、结15第三章遥操作机器人的稳定性分析与设计163.1无源性理论163.2遥操作机器人的稳定性分析183.3基于波变量的矫正方法193.4阻抗匹配213.5透明性问题223.5.1透明性的定义223.5.2时延对透明性的影响233.6本章小结25第四章遥操作机器人的总体控制设计264.1遥操作机器人的控制器设计264.2遥操作机器人的总体控制结构284.3本章小结29第五章系统仿真实验305.1对波变量方法的验证30-IV-目录5.2更加真实的遥操作机器人仿真模型315.3消除了波反