遥操作机器人的时延控制毕业设计开题报告
(完整word版)机器人的控制系统与仿真开题报告
毕业设计开题报告学生姓名:学号：学院、系：专业：机械设计制造及其自动化设计题目：机器人的控制系统设计与仿真指导教师：2012 年 2 月22 日开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计(论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计（论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;2．开题报告内容必须用按信息商务学院教学管理部统一设计的电子文档标准格式（可从教务处或信息商务学院网页上下载）打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见；3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇(不包括辞典、手册)。
文中应用参考文献处应标出文献序号,文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；4．学生的“学号”要写全号(如02011401X02)，不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写.如“2004年3月15日”或“2004—03-15”;6。
指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。
毕业设计开题报告1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：毕业设计开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径）:机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用.本课题在查阅收集机器人相关的技术资料和学习控制理论MATLAB编程技术的基础上,对一典型的双关节刚性机械手的数学模型进行了控制方法的研究。
本课题具体完成的主要工作内容如下：（1)收集机器人的相关技术资料,说明机器人的发展和国内外的现状及研究意义。
基于虚拟现实技术的遥操作机器人协调控制系统研究的开题报告
基于虚拟现实技术的遥操作机器人协调控制系统研究的开题报告一、选题背景随着虚拟现实技术的不断发展和应用，其在实现远程遥操作和协作的领域中也得到了广泛的关注和应用。
而机器人技术的发展和应用也越来越广泛，例如在危险环境、灾难现场、医疗领域等地均有广泛的应用。
但是由于操作者与机器人之间的远距离和物理上的障碍，机器人在实际应用中也面临许多挑战，例如操控不灵活、协作不协调、响应不及时等问题。
因此，如何通过虚拟现实技术构建一个协调控制系统，实现遥操作机器人的高效、精准、安全的控制成为了一个热门研究方向。
二、研究意义目前，遥操作机器人系统中的控制和沟通系统已经具备了一定的发展潜力，但仍然存在着各种问题。
尤其是在高风险和复杂环境下，机器人控制更加复杂，需要更高的适应性和智能化。
因此，本研究将主要基于虚拟现实技术，构建一个协调控制系统，通过制定控制策略和建立合适的交互界面，实现在远距离下遥操作机器人的高效、精准、安全的控制。
三、研究目标本研究主要旨在探究虚拟现实技术在遥操作机器人系统的协调控制中的应用，具体研究目标包括：1. 设计一个基于虚拟现实技术的遥操作机器人协调控制系统，并对系统中的各个功能模块进行设计和优化。
2. 建立一套机器人协同控制策略，在保证机器人控制的高效性和精准度的同时，提高机器人的协调性和智能化。
3. 在实验室环境下进行系统性能测试，并对测试结果进行分析和总结，验证该系统在提高遥操作机器人控制精度和效率方面的优势。
四、研究内容1. 虚拟现实技术在遥操作机器人系统中的应用分析2. 遥操作机器人系统的控制框架设计3. 基于虚拟现实技术的机器人控制模块设计4. 机器人协同控制策略设计5. 系统性能测试和结果分析五、研究方法本文采用系统性的研究方法，主要包括系统化和实践性的研究方法。
系统化地研究关于遥操作机器人系统和虚拟现实技术的理论及研究进展，并结合现有的机器人控制策略，提出一套机器人协同控制策略。
实践性研究采用实验室实验，并进行实验数据分析和总结，以验证所提出的机器人协调控制系统的有效性。
Internet环境下遥操作机器人系统的关键技术研究的开题报告
Internet环境下遥操作机器人系统的关键技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着互联网技术的不断发展和普及，远程遥控机器人系统成为了越来越受关注的领域之一。
远程操作机器人系统可以极大地拓展机器人的应用领域，使得机器人可以在更加危险、恶劣、不便人类直接进入的环境下工作。
例如，在国际空间站的维修和运营工作中，遥操作机器人系统就发挥着重要作用，无人机技术的快速普及也充分表明了远程遥控技术的重要性。
本研究的目标是通过分析和研究关键技术，建立一套可靠有效的远程遥控机器人系统，能够为人类工作和生活提供更多可能性，为科技创新、产业发展和人类生活带来更多的福祉和便利。
二、研究内容1. 可靠的远程遥控通讯系统远程操作机器人系统需要具备实时的、高速、可靠的通讯系统，以保证操作的准确性和及时性。
本研究将分析和比较不同的远程遥控通讯技术，如WiFi、蓝牙、移动通讯网等，并提出可靠的方案来实现远程遥控通讯系统。
2. 实时传输、处理和反馈技术实时性是远程遥控机器人系统的核心要求之一，必须保证数据的及时传输和处理。
本研究将探讨传输和处理实时特征的方法和技术，并研究如何实现高效的反馈机制。
3. 安全可靠的远程操作系统远程操作机器人系统要求对信息和数据进行保护，保证操作的安全性和可靠性。
本研究将分析和研究安全可靠的远程操作系统，并提出相应的安全措施，以确保远程操作过程的安全和可靠。
4. 人机交互和用户体验的研究远程遥控机器人系统需要提供直观、易用的界面和操作方式，以便操作员能够方便快捷地进行操作。
本研究将探讨如何设计人机交互界面、实现人机交互功能，提高操作员的操作体验和工作效率。
三、研究方法1. 文献综述：对相关领域的科技论文、专利、技术报告、学术期刊等进行综述和分析，以获取相关知识和理论基础。
2. 调研实验：采用现代化的实验室设备和机器人控制系统进行实际测试，研究针对远程遥控机器人系统的关键技术，并验证各种策略、方法和方案的效果。
基于网络的远程机器人控制技术研究的开题报告
基于网络的远程机器人控制技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着信息技术和机器人技术的不断发展，机器人的应用越来越广泛，远程机器人控制技术也越来越受到重视。
远程机器人控制技术具有许多优点，如能够在人类无法到达的危险环境中执行任务，减少工作人员的潜在风险；能够在不同的时区和地点远程操作机器人，实现远程控制；能够方便快捷地进行数据收集和分析等等。
因此，远程机器人控制技术在许多领域有着广泛的应用前景，如深海勘探、火星探测、救援任务等。
远程机器人控制技术的研究需要涉及到信息技术和机器人技术的多个方面，如网络传输技术、机器人控制算法、机器人感知与控制等等。
当前，国内外上已有许多研究关注远程机器人控制技术，其中以网络传输技术为核心的研究是重点和难点。
因此，本研究将以基于网络的远程机器人控制技术为研究对象，通过对网络传输技术、机器人控制算法等多个方面的研究，提出实现远程机器人控制的新方法和思路，为推动远程机器人控制技术的发展贡献力量。
二、研究内容与方法1. 研究内容：（1）远程机器人控制的需求和应用场景，包括对传统机器人控制的局限性和远程机器人控制的优势和应用场景的介绍；（2）基于网络的远程机器人控制关键技术的详细研究，包括通信协议、数据传输和传感器控制等多个方面；（3）基于网络的远程机器人控制系统的设计与实现，包括软硬件环境的配置和搭建、实验部署和测试等；（4）基于网络的远程机器人控制的应用，包括对现有机器人系统进行改进和优化等研究工作。
2. 研究方法：（1）文献调研，对已有相关研究进行深入分析和总结；（2）分析需求和应用场景，在理论上提出实现远程机器人控制的新方法和思路；（3）根据需求和应用场景，设计和实现基于网络的远程机器人控制系统；（4）利用实验室和外部设备进行实验验证，测试该系统在不同应用场景下的效果和可行性。
三、预期成果（1）论文：撰写一篇关于基于网络的远程机器人控制技术研究的论文，介绍研究背景、意义和内容，分析现有相关研究，提出本研究的方法和思路，叙述实现远程机器人控制的系统设计与实现，以及实验测试结果的总结和分析。
遥操作机器人系统时延控制方法研究
遥操 作系统 将人 所在 主端 的命令 信 号通过 远距 离传 输 作 用到从端 ，实现 了对从端 的操作和 控制，从 而极大地提高 操作者 的安全性和工作 效率，节约 了成本 。但是 ，遥操作系 统往往存在 比较大 的时延 ，这些时延会大 大降低系统 的临场 感 和操作性能 ，于是在原有遥操 作系统上，就逐步增加 了力 反馈 信号 。然而 ，这虽然提高 了遥操作 系统的操作性能 ，但 是 由于时延 的存在 ，系统 的稳 定性受到 了影响 。因此 ，解决 通信 时延 问题 已成为遥操作 技术研究的一个重要方 向。
操作者指令通过主端机器人通信环节和从端机器人作用于环境对环境的感知信息则经过上述环节返回到主端操作者使主端操作者有身临其境的感觉从而有效完成操作任务11遥操作机器人系统体系结构遥操作机器人系统由操作者主端机器人子系统通信环节从端机器人子系统和工作环境组成
中国科技 期刊 数据 库 移动 信息
遥操作机器 入系统时延控制方法研究
３结束语
本文 介绍 了遥操作 机器人系统 的基本结构和数 学模 型 ， 针对遥操作通信时延这一 固有 问题 ，研 究了解决时延问题的 几种常用方法 ，并分析 了各 自的优缺点 ，为遥操 作机 器人系 统时延 问题研究打 下了基础 。
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基于虚拟环境的遥操作系统计算时延研究的开题报告
基于虚拟环境的遥操作系统计算时延研究的开题报告一、选题背景及意义随着技术的不断发展，控制系统的可靠性要求不断提高，尤其在遥操作系统中，对计算时延的需求越来越高。
计算时延是指控制系统完成相关任务所需的时间间隔，包括了信号传输、数据处理、控制指令执行等等多个环节。
在遥操作中，时延的大小直接影响到控制系统的实时性和稳定性，并且需要承受一定的跨地域的网络传输的干扰。
因此，针对遥操作系统计算时延的研究意义重大。
目前，大多数遥操作系统采用的是物理环境下的计算方式。
由于物理环境的不确定性、噪声、干扰等等因素，计算时延的大小可能会受到严重影响。
与之相比，基于虚拟环境的遥操作系统具有很好的计算性能和稳定性，对于计算时延的研究有着很好的前景。
本课题主要研究针对基于虚拟环境的遥操作系统中的计算时延进行研究，旨在提高控制系统的实时性和稳定性，进一步推动遥操作技术的发展。
二、研究内容1. 基于虚拟环境的遥操作系统概述：介绍基于虚拟环境的遥操作系统的基本概念、原理及其特点；2. 计算时延的测量方法：研究计算时延的测量方法，评估不同方法的优缺点，并选择合适的测量方法用于实验；3. 计算时延的影响因素：研究计算时延的影响因素，包括虚拟环境的性能、网络传输的延时等因素；4. 计算时延的实验研究：在虚拟环境下，对不同参数进行实验，包括虚拟机的数量、虚拟机之间的网络带宽、延时等参数，研究这些参数对于计算时延的影响，并分析出具体的结果；5. 计算时延的优化策略：根据实验结果，提出针对计算时延的优化策略，比如增加虚拟机数量、增加带宽等，进一步提高控制系统的实时性和稳定性。
三、研究方法1. 文献调研：通过查阅相关文献，对于虚拟环境下控制系统的研究现状进行调研，了解已有的研究结果，并为实验设计提供参考；2. 实验方法：采用仿真实验的方式，以基于虚拟环境的遥操作系统为研究对象，通过测试不同参数的组合对计算时延的影响，确定影响计算时延的重要因素以及优化策略；3. 数据分析与建模：收集实验数据后，采用数学分析和建模等方法，对实验结果进行分析、总结和优化。
《机器人控制系统设计开题报告》
《机器人控制系统设计开题报告》
一、研究背景
随着科技的不断发展，机器人技术在各个领域得到了广泛的应用。
机器人作为一种能够替代人类完成重复性、危险性工作的智能设备，
已经成为现代生产制造和服务行业中不可或缺的一部分。
而机器人的
控制系统设计则是保证机器人正常运行和完成任务的关键。
二、研究意义
机器人控制系统设计的优劣直接影响着机器人的性能表现和工作
效率。
通过深入研究机器人控制系统设计，可以提高机器人的智能化
水平，增强其自主学习和适应能力，进而推动机器人技术的发展和应用。
三、研究内容
机器人控制系统设计的基本原理
机器人控制系统设计的关键技术与方法
机器人控制系统设计中的实际应用案例分析
机器人控制系统设计在未来发展中的前景展望
四、研究方法
本研究将结合理论分析和实践操作相结合的方式，通过文献综述、案例分析和仿真实验等方法，深入探讨机器人控制系统设计中存在的
问题和挑战，并提出相应的解决方案。
五、预期成果
通过本研究，预计可以深入理解机器人控制系统设计的关键技术
和方法，为提高机器人智能化水平提供参考依据，并为相关领域的研
究和实践提供有益借鉴。
以上是本次开题报告的主要内容，希望能够得到您的支持与指导，谢谢！。
遥操作机器人系统的变时延控制
在已有的解决时延问题的众多方案中 , Smith 预估器由于其设计简单 , 调试方便 , 成为近年来解 决遥操作机器人时延问题的热门方法之一 。比较典 型的方法有以下两种 :
4 改进型 Smith 预估器原理
图 1 预测误差图
三条曲线从上到下依次是 RBF 网络 , 自适应 网络 , 某线性预测模型 。由图可见 , RBF NN 的预 测精度最高 , 其预测误差均方根为 01177 1 。在初 始阶段 , 各神经网络的预测输出与实际值大相径 庭 , 以 RBF 为例 , 预测误差甚至可以达到 100 % 。 所以在实际应用中必须考虑系统的鲁棒性问题 。
Teleoperation Control of an Internet2based Robot with Varying Time Delay
LIU Shu2guang , ZHOU Zong2xi , YANG Feng
(School of Electronics and Information , Northwest Polytechnical University , Xiπan 710072 , China)
1) 改进型单 Smith 预估器原理 对于中低精度 遥操 作 机 器 人 , 通 常 对 输 出 信 号 C ( s ) 的 时 延 exp [ - (β+γ) s ]做出预估即可 。即由 RBF NN 预估 出系统的输出信号 C ( s) 的时延值 exp ( - τs) (其真 值 exp [ - (β+ γ) s ]) ,提供给改进型单 Smith 预估 器 ,再由该 Smith 预估器对 C ( s) 的时延进行补偿 。
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毕业设计开题报告遥操作机器人的时延控制一、课题研究背景1.1、遥操作机器人系统概述遥操作机器人系统由操作者、主端机器人子系统、通信环节、从端机器人子系统和工作环境组成。
操作者指令通过主端机器人、通信环节和从端机器人作用于环境，对环境的感知信息则经过上述环节返回到主端操作者，使主端操作者有身临其境的感觉，从而有效完成操作任务。
遥操作系统能将人所在的主端的命令和行为传到并作用在远端，实现对远端环境的期望的操作和控制，从而极大地提高操作者的安全性和工作效率，节俭成本，更高效合理地利用人力资源，实现多方协调作业等[1]。
最早的遥操作系统用于地面平台对太空设备的控制上[2],由于电磁波传播速度及信号收发处理方面等的局限性，遥操作系统往往存在比较大的时延。
这些时延会给系统的知觉感受和操作性能带来极大影响[3]，于是在原有遥操作系统上，就逐步增加了力反馈信号。
然而，这虽然提高了遥操作系统的操作性能，但是由于时延的存在，系统的稳定性受到了影响。
因此，控制器的设计除了要保证系统的稳定性外，还要克服时延的影响。
1.2、遥操作机器人的研究意义遥操作不同于遥控，它在人控制远方机器人的同时，又必须得到机器人在“知觉”上的反馈。
实现机器人在“知觉”上反馈的办法，就是使用临场感技术。
临场感技术是以人为中心，通过各种传感器将远地机器人与环境的交互信息<包括视觉、力觉、触觉、听觉、运动觉等）实时地反馈到本地操作者<人）处，生成和远地环境一致的虚拟环境，使操作者产生身临其境的感受，从而实现对机器人带感觉的控制，完成作业任务[4]。
事实上，在应用了临场感技术的遥操作机器人系统中，对于操作者来说，意味着他将“沉浸”在远地环境中。
这样，遥操作机器人系统就可以代替人类完成远程环境和危险环境下的任务，保护人类的安全。
在空间探索中，它可以完成卫星修理，空间站维护，月球、火星等行星的勘探等任务；在海洋开发中，它可以完成海洋资源调查，深海打捞，水下电缆修理，海洋钻井平台维护，海底考古等任务；在军事领域，它可以完成战场调查、防化、扫雷、救护等任务；在民用领域，它可以完成核电站维修、远程医疗、远程教育、远程科学实验等任务。
总之，遥操作机器人的应用使人摆脱了传统操作者的角色，由直接操作变成了遥操作。
二、国内外研究状况2.1、遥操作机器人发展历程上个世纪四十年代，Fermi领导他的团队在 Argonne 国家实验室进行核实验，由于核材料放射性强，对人体危害大，为解决核废料的处理问题。
1948 年，世界第一个遥操作系统由 Goertz 在国家实验室研制成功。
1954 年，Goertz 设计了第一台电子程序可编的工业机器人是一个带伺服反馈的机电遥操作系统[5]，由操作者对车辆进行远程控制，操作性能得到很大改善。
后来从动力学和运动学角度设计的双向控制方法的引入，使得设计适合于人手使用的操纵杆成为现实，大大减轻了操作者的负担。
20 世纪 80 年代对智能机器人的研究表明，由于机构、控制、人工智能和传感技术水平的限制，在短时间内尚难研制出能在未知或复杂环境下工作的全自主式智能机器人。
90 年代以来，Internet 得到了迅速发展，已经联系超过 160 个国家和地区，4万多个子网、500多万台电脑主机，直接的用户超过 4000 万，成为世界上信息资源最丰富的电脑公共网。
将Internt技术被引入遥操作机器人领域，将其作为遥操作系统的通讯环节，由于 Internet 引入系统会产生变化的随机的时延会影响系统的稳定性和可操作性。
因此，由 Internet引起的变化的、随机的时延问题成为学者研究基于网络的遥操作机器人必须攻克的一个难题[6]。
2.2、时延控制方法的研究现状早在1966年就有学者讨论了遥操作机器人系统中的通信时延问题，但是当时没有考虑力反馈，所以存在不稳定的问题[7]。
随后又有人提出“移动—等待”的策略来解决不稳定问题。
但是这种方法降低了系统工作带宽，这不仅使力反馈信息模糊，而且给操作者带来极大负担，操作者容易疲劳。
随着空间技术和海洋技术的发展，通信时延对具有遥操作机器人的影响越发受到重视[8]。
许多国家的学者对这一问题进行了探索，目前主要形成了以下几种方法：2.2.1、基于电路网络理论的无源控制法：这种方法由Raju在1989年首先提出。
他将遥操作系统与电路网络进行类比，用二端口网络理论分析遥操作系统[9]。
通过分析发现，造成系统不稳定的原因在于通信时延造成了传输线的有源性。
要解决系统的稳定性问题，关键是要使传输线具有无源性。
2.2.2、基于现代控制理论的控制算法加拿大多伦多大学的Strassberg和Goldembeng等人则利用现代控制理论中的李雅普诺夫稳定性判据分析遥操作系统的稳定性[10]。
Lawrence提出了“无缘距离”和“透明距离”的概念。
Leung和Francis等人利用这些概念的综合评价法设计遥操作系统[11]。
2.2.3、基于虚拟现实技术的控制结构和控制算法基于电路的理论，在长时延的情况下，不能在保证稳定性的同时又具有很好的操作性。
而现代控制理论又不甚完善，这使基于现代控制理论的方法又很多问题不能解决。
因此，许多研究者将虚拟现实技术应用于遥操作机器人系统。
虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的多传感融合与多媒体集成的计算机系统。
人们可以利用该计算机系统生成某种虚拟环境(如宇宙空间、水下等作业环境>, 借助各种传感设备使操作者“投入”到该环境中, 实现操作者与该环境的直接自然交互[12]。
这种克服时延的方法，不但解决了稳定性，而且使系统具有很好的操作性。
2.2.4、基于事件的控制算法在遥操作系统中，如果延时过大或者是随机的或不可预测，如网络遥操作系统，传统方法很难达到效果，这时学者们引入了基于事件的控制算法[13]。
这种理论的基本点在于引入一个不同于时间的新的运动参变量，该变量随控制过程的进行而更新，实时的传感信息是这种更新的依据。
系统的理想输出是此参梁的函数，在系统运行过程中，通过规划器实时修正系统的目标输出值，使得系统运动规划过程成为实时过程，具有自适应的特性，并有利于得到优良的控制效果[14]。
基于事件的方法由于采用了非时间基的时钟来推动整个的运动，从而巧妙地绕开了信息传输的不确定时延并保证了系统的稳定性。
三、研究内容3.1、课题研究目的本课题将研究遥操作机器人时延控制的特点，提出系统设计原则和方案；并以此为基础，设计一种遥操作机器人时延控制算法，运用仿真软件搭建系统模型，进行系统仿真实验。
3.2、遥操作机器人系统体系结构遥操作机器人系统由操作者、主端机器人子系统、通信环节、从端机器人子系统和工作环境组成。
它的系统构成图如图1所示：图1：遥操作机器人系统体系结构3.3、遥操作机器人系统的模型遥操作机器人的系统的动力学模型如下：（1）主端机器人子系统模型：（2）从端机器人子系统模型：（3）环境：3.4、基于二端口网络的控制方案将遥操作系统与电路系统进行类比，用二端口网络的方法研究遥操作系统。
只要保证传输线的无源性，就可以保证系统的稳定性。
3.4.1、二端口网络如果有两对端子满足端口条件，即对于所有时间t，从端子1流入方框的电流等于从端子1' 流出的电流；同时，从端子2流入方框的电流等于从端子2' 流出的电流，这种电路称为二端口网络。
用二端口概念分析电路时，仅对二端口处的电流、电压之间的关系感兴趣，这种相互关系可以通过一些参数表示，而这些参数只决定于构成二端口本身的元件及他们的连接方式。
一旦确定表征这个二端口的参数后，当一个端口的电压、电流发生变化，要找出另外一个端口上的电压、电流就比较容易了[15]。
图2：二端口网络3.4.2、二端口网络的有源性和无源性无源性：对一个N 端口网络，若在任何时刻t0和任何t ≥ t0时刻，对于所有容许的信号 V (t >和 i (t >来说，储存和供应到该网络的能量，在所有的时间t均为非负值，即：则该网络就是无源网络。
无源网络是任何时候都不能释放出能量的。
有源性：一个N 端口网络，当且仅当对于某一激励，某一时刻初始时间t0和任何t0≥ t时刻的某一时间有下列关系，即：则该网络就是有源网络。
有源网络可以释放出能量。
四、毕业设计总体进度安排2018年11月查阅相关文献资料及学习相关知识。
2018年12月撰写开题报告、文献阅读报告。
2018年3-4月设计整个遥操作机器人时延控制器的算法。
2018年5月利用matlab软件进行系统仿真模拟。
2018年6月撰写毕业论文。
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