【精品毕设】遥操作机器人理论
基于Internet的遥操作机器人系统的控制与仿真.
武汉理工大学
硕士学位论文
基于Internet的遥操作机器人系统的控制与仿真
姓名：桂芳
申请学位级别：硕士
专业：控制理论与控制工程
指导教师：全书海
20060401
武汉理工大学硕士学位论文
２．３．２测试过程
在校园网内的两台计算机上进行通讯，测试校园网的传输时延情况。
首先将其中一台计算机作为服务器端，并在此主机上运行基于ＴＣＰ协议的服务器端程序；另一台计算机作为客户端程序，运行基于ＴＣＰ协议的客户端程序。
然后，在客户端程序窗体上输入服务器端的地址发出连接请求，服务器端发现连接请求时程序窗体上会立刻显示对方的地址，这时服务器端接收请求。
两端连接建立，客户端即可向服务器端发送数据。
基于ＵＤＰ的时延测试过程也大致相同，分别在两端主机上运行两端程序，对方相应的地址和端口已在程序中设置好了，无需发送连接请求即可通讯。
在不同时段，发送不同大小的数据包，发送频率均为１０ｍｓ一次，发送次数２０００次．在数据包中设置数据序号，用来判定是否丢包。
并在程序中将时延数据保存，用ＶＢ绘图函数作出时延数据图以供分析。
作为客户端使用的测试程序界面如图２．５所示：
ａ）ｏｏｅ时延测试界面ｂ）ＴＣＰ时延测试界面
图２．５时延测试界面
在网络负载较轻时段，选择发送数据长度为１００个字节，采用ＵＤＰ和ＴＣＰ测试的时延结果如图２－６所示。
采用ＵＤＰ测试的最大时延为４ｍｓ，平均时延为１．０８２ｍｓ；采用ＴＣＰ测试的最大时延为５ｍｓ，平均时延为２．０２６ｍｓ。
基于计算机视觉技术的机器人导航与遥操作
基于计算机视觉技术的机器人导航与遥操作随着人工智能技术的不断发展以及机器人的不断普及，基于计算机视觉技术的机器人导航与遥操作也已逐渐成为了人们关注的话题。
随着计算机视觉技术的不断发展，机器人导航和遥操作也越来越得到了人们的关注和认可，并成功应用于各种领域，如自主驾驶、智能医疗、航空航天等。
下面我们就来探讨一下基于计算机视觉技术的机器人导航与遥操作。
一、计算机视觉技术简介计算机视觉技术是计算机科学和人工智能的重要分支之一，它主要包括图像识别、物体识别、行为分析、视频跟踪和目标定位等技术。
这些技术可以帮助机器人获取并处理图像信息，从而实现自主行动和运动控制。
计算机视觉技术的研究主要涉及模式识别、计算机视觉、计算机图形学和机器学习等领域，可用于各种自主导航、智能感知以及遥操作等应用中。
二、基于计算机视觉技术的机器人导航在机器人导航方面，计算机视觉技术可以帮助机器人感知周围环境的情况，并协助机器人行动。
使用计算机视觉技术进行机器人导航可以实现实时跟踪、障碍物检测以及路径规划等技术，从而让机器人能够在未知环境中自主探测和移动。
基于计算机视觉技术的机器人导航通常结合了多种传感器信息，如激光雷达、摄像头、超声波等，以确保机器人快速、准确地获取和处理周围环境信息。
目前，基于计算机视觉技术的机器人导航主要应用在工业自动化、智能交通及智能家居等方面。
常见的机器人导航应用主要包括自主清扫机器人、监控机器人、智能小车和智能管家等。
这些机器人不仅能够进行智能巡逻和清理，还可以实现智能安防、智能遥控等功能。
三、基于计算机视觉技术的机器人遥操作在机器人遥操作方面，计算机视觉技术也可以为人们提供更加稳定、准确的远程遥控。
利用计算机视觉技术进行机器人遥操作可以实现更加精准的摄像头视角控制、周围环境识别和预警、操纵杆控制等功能。
通过远程控制，我们可以让机器人在复杂和危险的环境下完成任务，缩短人们的工作时间和劳动强度，有效提高安全性和生产效率。
空间机器人地面遥操作的关键技术研究
三、地面移动机器人遥操作系统 的关键技术
1、无线通信技术：无线通信技术是实现远程操作的关键。例如，蓝牙、WiFi和4G/5G等技术，都可以用于传输控制指令和实时视频数据。
2、遥控技术：遥控技术是实现远程操作的基础。除了传统的遥控器外，现在 越来越多的系统开始使用智能手机或其他智能设备作为遥控器，提供更直观和 便捷的操作体验。
4、通信技术
通信技术是实现空间机器人地面遥操作的关键之一。在空间任务中，地面控制 中心需要通过通信技术将遥控指令传输给空间机器人，同时需要将空间机器人 的状态信息和环境感知数据传输回地面控制中心。因此，通信技术需要具备高 速、高可靠性、低延迟等特点，以满足实时性要求。目前，常用的通信技术包 括卫星通信、微波通信、激光通信等，其中卫星通信是最常用的通信方式之一。
四、未来发展趋势
随着技术的不断发展，地面移动机器人的遥操作系统也将不断进步。未来，我 们可以预见到以下几个发展趋势：
1、无线通信技术的进一步发展：未来的遥操作系统将更加依赖于高速、低延 迟的无线通信技术，如6G等。
2、人机交互的改进：通过增强现实、虚拟现实等技术，将使得操作者与机器 人的交互更加直观和自然。
参考内容
随着空间科技的快速发展，空间机器人已经成为了太空探索的重要工具。然而， 由于空间环境的复杂性和危险性，遥操作技术成为了空间机器人应用的关键技 术之一。本次演示将基于虚拟现实与局部自主的空间机器人遥操作技术进行研 究，旨在提高空间机器人的自主性和操作性，为太空探索提供更高效、更安全 的支持。
空间机器人地面遥操作的关键技术研究
01 引言
03 研究现状 05 结论
目录
02 关键技术 04 应用前景 06 参考内容
引言
随着空间科技的不断发展，空间机器人已经成为了探索和开发太空的重要工具。 空间机器人地面遥操作技术作为一种关键支撑技术，可以实现地面控制人员对 空间机器人的远程操控，提高空间任务的完成效率和精度，降低空间任务的危 险性。本次演示将介绍空间机器人地面遥操作的关键技术，包括遥控技术、传 感器技术、计算机技术和通信技术，并分析当前研究现状和未来发展趋势，同 时探讨空间机器人地面遥操作技术的应用前景。
工业机器人遥操作控制系统设计——嵌入式伺服控制器设计
目录1 绪论 (1)1.1机器人和机器人学 (1)1.2机器人的分类 (1)1.3工业机器人的发展 (2)2设计概述 (8)2.1工业机器人的基本组成 (8)2.2机器人的自由度 (10)2.3课题组总框架 (10)2.4控制器的功能及设计思路 (11)3 硬件设计与选型 (13)3.1MPS430单片机概述 (13)3.2CAN总线接口设计 (16)3.3光电编码器的反馈信号 (35)3.4伺服驱动器的控制 (38)4 系统软件设计 (44)4.1MSP430集成开发调试环境 (44)4.2主程序设计 (45)4.3CAN总线通讯程序设计 (47)5 设计总结 (50)参考文献 (52)致谢 (54)附录一(设计组总框图) (55)附录二(本设计原理图) (56)附录三(外文文献翻译) (57)1 绪论1.1机器人和机器人学人们从一开始制作物品时，就有用各种方式制作机器人的想法。
尽管从原理上讲，类人机器人是机器人，并具有与机器人相同的设计与控制原理，但本设计研究的机器人是工业用机械手型机器人。
如果将常规的机器人操作手与挂在多用车或牵引车上的起重机进行比较，可发现两者非常相似。
它们都具有许多连杆，这些连杆通过关节依次连接，这些关节有驱动器驱动。
在上述两个系统中，操作器的“手”都能在空中运动并可以运动到工作空间的任何位置，它们都能承载一定的负荷，并都用一个中央控制器控制驱动器。
然而，它们一个称为机器人，另一个称为操作机(也就是起重机)，两者最根本的不同是起重机是由人来控制驱动器，而机器人操作手是由计算机编程控制，正是通过这一点可以区别一台设备到底是简单的操作机还是机器人。
通常机器人设计成由计算机或类似装置来控制，机器人的动作受计算机监控的控制器所控制，该控制器本身也运行某种类型的程序。
机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识[1]。
机器人系统不仅由机器人组成，还需要其他装置和系统连同机器人一起来共同完成必需的任务。
一种移动机器人遥操作接口系统的设计与实现
一种移动机器人遥操作接口系统的设计与实现摘要：移动机器人遥操作接口系统的设计与实现对于提高移动机器人的远程操控能力和应用范围具有重要意义。
本文首先分析了目前移动机器人遥操作的主要问题，然后提出了一种基于智能手机的遥操作接口设计方案，并详细介绍了系统的实现方法。
1.引言移动机器人是一种能够在空间中自由移动的机器设备，广泛应用于工业、军事、医疗等领域。
然而，由于遥操作技术的局限性，移动机器人在远程操控方面存在一些问题，例如操控不灵活、操作困难等。
因此，设计一种高效、便捷的遥操作接口系统对于提高移动机器人的远程操控能力和应用范围具有重要意义。
2.主要问题分析目前移动机器人遥操作存在以下主要问题：2.1操控不灵活传统的遥操作接口通常采用遥感手柄或键盘等硬件设备来操作移动机器人，但这些硬件设备的操控方式不够灵活，难以实现精确控制。
2.2操作困难传统遥操作接口的操作界面通常过于复杂，需要经过专门的培训才能灵活操作。
而很多用户没有专业知识，难以应对紧急情况。
3.设计方案基于以上问题，我们设计了一种基于智能手机的遥操作接口系统。
该系统利用智能手机的触摸屏和陀螺仪等传感器，为用户提供直观、灵活的操控方式。
3.1硬件设计在硬件方面，我们需要一个适配智能手机的硬件设备，该设备通过蓝牙或Wi-Fi等无线通信协议与移动机器人建立连接。
硬件设备上面搭载有一些物理按钮以及方向摇杆等操作控件，用来模拟智能手机的触摸屏和陀螺仪等传感器。
3.2软件设计在软件方面，我们需要开发一个移动机器人遥操作应用程序。
该应用程序具备以下功能：3.2.1连接与控制应用程序能够与移动机器人硬件设备进行连接，并实时接收其传感器数据。
通过触摸屏的操作或陀螺仪的感应，用户可以实现移动机器人的前进、后退、左转、右转等操作。
3.2.2用户界面为了提供直观、简洁的操作界面，应用程序提供了可自定义的用户界面。
用户可以根据实际需求，选择合适的操作按钮和控件，并对其进行布局和大小调整。
机器人控制技术毕业论文.doc
为了使机器人完成各种调控手段执行不同的任务和行动。
作为一个计算机系统，领先的技术，计算机控制技术，其中包括非常广泛，从智能机器人，任务的描述来控制伺服运动控制技术。
以实现各种硬件系统的控制都需要的，并且包括各种软件系统。
第一机械手控制方法使用顺序的，与计算机，机器人使用的计算机系统的整合的机械和电气设备的功能，以及使用的教学和重放控制的。
随着信息技术和控制技术的发展，以及扩大机器人的范围内，智能控制技术，机器人正朝着的方向发展，它已经离线编程，高级语言任务，多传感器信息融合，智能控制行为等新技术。
技术将促进各种智能机器人的发展。
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。
反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。
测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。
这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。
PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti 和Td）即可。
在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。
关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制To enable the robot to complete a variety of control means various tasks and actions performed. As a computer system, the key technology, computer control technology, including a very wide range, from the robot intelligent, task description to the motion control and servo control technology. Both needed to achieve control of various hardware systems, and includes a variety of software systems. The first robot uses sequential control mode, with the development of the computer, the robot uses a computer system to integrate the functions of mechanical and electrical equipment, and the use of teaching and playback control. With the development of information technology and control technology, and expanding the scope of application of the robot, intelligent robot control technology is moving in the direction of development, there has been off-line programming, task-level language, multi-sensor information fusion, intelligent behavior control and other new technologies. Technology will facilitate the development of a variety of intelligent robots.Today's automatic control techniques are based on the concept of feedback. Elements feedback theory consists of three parts: the measuring, comparing and implementation. V ariable measurements concern, compared with expectations, with the error correction control system response regulator. The key to the theory and application of automatic control is made after the correct measure and compare, how best to correct the system.PID (proportional - integral - derivative) controller as the first practical controller has 50 years of history, and still is the most widely used industrial controller. PID controller is easy to understand, without the use of an accurate system model prerequisites, and thus become the most widely used controller.It is due to the widespread use, flexible, has a series of products, the use of simply setting three parameters (Kp, Ti and Td) can be. In many cases, it does not necessarily require all three units, which may take one to two units, but the ratio is essential to the control unit.Keywords: robots, robot control, PID, automatic control引言信息技术是当前高技术发展中的主流技术，它的发展对其它技术会产生极大的影响。
水下机器人定位与遥操作系统的设计与实现
水下机器人定位与遥操作系统的设计与实现水下机器人是一种能够在水下运行并执行各种任务的机器人。
因为其操作环境十分特殊，所以其设计和研发也具有相应的难度。
其中，水下机器人的定位和遥操作系统的设计与实现是水下机器人研究中非常重要的部分，下面我们将详细讨论这个话题。
一、水下机器人定位水下机器人定位是水下机器人研究中的一个重要的课题。
在水下环境中，水流较大，深度难以把握，所以水下机器人的定位成为一项非常困难的任务。
通常，水下机器人的定位分为绝对定位和相对定位两类。
绝对定位是指通过定位仪器对水下机器人进行位置测量，并得到其准确的三维坐标值。
相对定位是指以水下机器人的当前位置为基础，通过测量水下机器人与周围物体之间的关系，来确定机器人的运动轨迹。
在实际应用中，两种方法可以联用，以实现更加精确的定位效果。
二、水下机器人遥操作系统设计与实现水下机器人的遥操作系统是指地面控制终端与水下机器人之间的信号传输和数据处理系统。
它是实现水下机器人工作的重要环节。
目前，水下机器人有两大类遥操作系统：一类是有线透传系统，另一类是无线透传系统。
1、有线透传系统有线透传系统是指在水下机器人和控制终端之间直接连接有一根数据线。
通过这根数据线，地面控制终端能够实时接收机器人上各种传感器的数据信息，以此来进行遥操作机器人的工作。
这种遥操作系统的优点是传输速度快、数据传输可靠、控制精度高，但由于数据线本身具有一定的长度限制，所以机器人在深海操作时存在着一定的难度。
2、无线透传系统无线透传系统是指通过无线电波对水下机器人进行控制与传输数据。
这种操作方式不受地理环境的限制，遥操作的距离也能够得到较大的提升。
但无线透传系统的传输速度和数据传输可靠性相对有限，因此需要相应的数据处理和控制机构来支持。
三、水下机器人定位与遥操作系统的融合在实际应用中，水下机器人的定位和遥操作系统是密切相关的。
只有在保证机器人能够准确定位的情况下，遥操作系统才能够更加精确定位机器人的位置和工作状态。
工业机器人毕业设计
02
03
人工智能融合：随着人工智能技术的不断发展，工业机器人将更加智能化，具备更强的自主学习和决策能力。未来的工业机器人将能够实现更复杂的任务，适应更多变的工作环境。
THANKS.
主要任务
毕业设计要求学生具备扎实的工业机器人相关理论基础和实践技能，能够独立完成项目的设计、实现和调试工作。同时，学生还需要具备良好的团队协作精神和创新意识，能够在项目中发挥自己的特长和优势，为项目的成功实施做出贡献。
要求
工业机器人的基本原理和结构
02
工业机器人是一种自动化、可编程、多功能的机械设备，用于执行各种工业制造过程中的任务。
实现步骤
可以采用仿真验证和实验验证两种方法。仿真验证可以通过MATLAB/Simulink等仿真软件进行，实验验证则需要在实际机器人上进行测试。
验证方法
评价工业机器人运动规划和轨迹控制性能的主要指标包括路径长度、路径平滑度、跟踪误差、控制精度等。
性能指标
工业机器人的传感器和感知技术
05
检测机器人自身状态，如位置、速度、加速度等，常用传感器有编码器、陀螺仪、加速度计等。
基于机器学习的感知技术
02
利用机器学习算法对大量数据进行学习和训练，实现对环境的感知和识别，如通过深度学习算法实现图像识别和语音识别等。
基于多传感器融合的感知技术
03
将多个传感器的信息进行融合，提高感知的准确性和鲁棒性，如通过卡尔曼滤波算法实现多传感器数据的融合。
自主导航
通过内部传感器和外部传感器的信息融合，实现机器人的自主导航和定位，如通过SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技术实现机器人的地图构建和定位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘 要
- I -
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
ABSTRACT
- II -
ABSTRACT
With the exploration of the area continues to expand, the human demand on the
robot is more and more big. When the need in some human inaccessible or dangerous
environment to perform complex tasks, often difficult to do ordinary robot,
teleoperation will emerge as the times require. Teleoperation is a fusion of robotics,
communication technology and control theory. Teleoperation which combines human
supervisor and machine intelligence effectively expands the space of human activity
and extends human capability, so it has extensive application prospects.
This paper mainly studies the control of time delay teleoperation. Firstly, this
paper briefly describes the development status of the teleoperation and two-port
network theory and builds a two-port network model for teleoperation. Secondly,
based on the two-port network model of teleoperation, an analysis which is related to
the adverse effect of the time delay in teleoperation control and the causes of these
adverse effects is made. What's more, using wave variable method of the passive
control theory, control algorithm off teleoperation is designed. Finally, Matlab is used
to simulate the control algorithm.
Keywords: robotics teleoperation two-port network passive control