导读:本文包含了力觉临场感论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:操作,机器人,临场感,神经网络,触觉,反馈,函数。
力觉临场感论文文献综述
尚志豪[1]（2018）在《基于神经网络修正的力觉临场感遥操作系统与力跟踪控制研究》一文中研究指出随着空间探测技术的不断发展,空间操作任务的需求和种类也日益多样化。由于空间环境的非结构化及任务的高复杂性,加上技术条件的限制,空间机器人自主完成操作任务的愿景短期内仍难以实现。因此,力觉临场感遥操作控制方法成为完成空间机器人在轨任务的重要技术途径。基于预测模型的遥操作控制方法通过主端预设仿真模型将时延排除在外,凭借其良好的透明性、跟踪性、鲁棒性优势,愈发成为研究领域的焦点。本文针对基于预测模型力觉临场感遥操作系统中环境建模、参数辨识、从端力跟踪控制技术展开了深入研究。本文的主要内容结构如下:首先,对当前遥操作研究中常用的线性、非线性环境动力学模型特点、应用场景及所存在的问题展开分析,针对不同环境特征建立了基于刚度阈值切换的混合环境模型。在此基础上,分别对线性模型、非线性模型的各类参数辨识算法进行实验探究,以辨识结果的收敛性能和面对环境变化的响应能力为指标,利用自验证和交叉验证方法考察各环境模型的最优在线参数辨识算法。并将混合建模方法与单一建模方法的均方根误差进行对比,验证了本文所提出混合环境建模及参数辨识算法性能。其次,针对遥操作大时延下,非线性环境动力学波动参数与位置信息不匹配所造成的力误差问题,提出了基于遗传算法优化BP神经网络的非线性环境建模。并根据运动状态信息、接触力信息、环境动力学参数信息间的映射关系,建立级联BP神经网络结构。搭建单自由度力觉临场感遥操作实验平台和两种典型接触环境,实验验证本文所构建的神经网络模型能够克服时延影响有效预测较为准确的接触力信息和环境动力学参数信息,证实了本文所提出基于神经网络的非线性环境建模算法性能。接着,针对遥操作系统从端力跟踪控制技术展开研究。分析基于位置的阻抗控制中力误差的主要原因并通过模拟人手臂的力控制过程,提出变阻抗参数的自适应力跟踪阻抗算法,并在此基础上结合力外环思想进一步研究了基于变阻抗内环的力外环控制算法。相比于以往阻抗控制器,本文提出的力跟踪控制算法同时将期望力和期望位置两项参数输入控制器,充分利用预测模型中位置与接触力间可以根据接触动力学模型相互推导的特点,保证了透明性和跟踪性的同时,自适应控制而无需模式切换,具有较强的鲁棒性。最后,搭建了基于预测模型的力觉临场感遥操作系统实物验证平台,对本文提出的环境建模及参数辨识、从端力跟踪控制技术开展综合实验分析验证。实验结果证实了本文所提出算法的理论可行性及应用价值。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2018-03-15）
黄凤娟[2]（2016）在《虚拟手术中力觉临场感增强技术研究》一文中研究指出虚拟手术作为虚拟现实技术在现实医学领域的应用,以其突出的无损伤性和可重复性等优点而备受瞩目,其力触觉模型及再现技术研究更是当前国内外研究的前沿和热点。由于人体组织柔性体受力与形变的复杂关系,如何建立稳定的物理模型,准确快速的描述柔性体形变及力反馈从而提高系统力觉临场感,仍是现阶段研究的难点。针对柔性体力触觉模型中物体形变和力的描述与计算效率难以平衡的问题,提出一种基于球面调和函数表达(Spherical Harmonic,SPHARM)的柔性体力触觉建模方法。首先,建立基于SPHARM表达的力触觉模型,利用主成分分析方法实现柔性体在不同作用力下的形变比较,由简化后的波动方程获取对应力反馈,量化柔性体的受力-形变计算,实现了柔性体受力-形变的准确描述。然后,基于径向基函数神经网络(Radial Basis Function neural network,RBF-NN)实现柔性体在给定力作用下的形变-力反馈估计预测,使柔性体形变的视觉刷新频率与柔性体力触觉的刷新频率描述接近同步,解决了柔性体形变准确描述与力反馈实时计算难以平衡的复杂关系。最后,利用虚拟现实渲染软件结合力反馈设备搭建交互实验平台,验证本文提出的力触觉控制算法。实验结果表明基于SPHARM的柔性体力触觉建模方法能够在满足力触觉交互的稳定性、准确性的同时提高交互实时性,实现增强力觉临场感的目的。(本文来源于《西南科技大学》期刊2016-05-30）
秦永明[3]（2016）在《力觉临场感遥操作系统控制方法研究》一文中研究指出遥操作系统在太空、深海探索,核能领域,医疗手术中得到了广泛的应用,受到人们越来越多的重视。力觉临场感遥操作系统强调遥操作系统中操作者与系统、系统与环境之间的相互力作用。在大多数情况下,以提高操作者在环境端身临其境执行任务的感受为出发点,力觉临场感的提高能够降低操作者的负担,减少任务完成时间,有利于完成更复杂的任务,同时能够提高系统的可靠性和安全性。本论文围绕力觉临场感遥操作系统,针对不同侧重开展研究,主要内容概述如下:1、由于位置-位置型遥操作系统不需要力传感器,成本低,控制方法较简单,得到了广泛的应用。在这种结构的遥操作系统中,阻尼、系统反应速度、稳定性相互关联。针对这一问题,设计了关节空间的非线性变阻尼控制器,可以实现在不过多增大阻尼的情况下,减小主从机械臂之间的位置差。另外,在遥操作中,操作者身体的颤抖会严重影响任务的执行,尤其是在微创手术、精细操作中。针对这一问题,设计了任务空间的变阻尼控制器,通过对颤抖方向的阻尼抑制,达到降低颤抖幅度的目的。针对以上控制方法给出了稳定性证明,对方法的有效性进行了仿真验证。2、现有文献对力觉临场感中力反馈的实现进行了广泛深入的研究,本文在强调力反馈的同时,意识到操作者不仅重视与环境的接触力感受,在一些任务中,更重视对接触力的直接控制。通过感受接触力,操作者可以估计环境物体的材质,但对于易碎物体的操作,则更注重对接触力的控制。在某些情况下,接触力的感受是为接触力控制服务的,接触力控制更能保证任务的执行。本文针对主端安装而从端不安装力传感器的遥操作系统结构(该结构类型适用于一些特殊应用场合,如已经定型的无力传感器的从机器人控制、末端不适合安装力传感器的微创手术机器人等),提出了一种控制方法,不冲突地实现了从端位置跟踪和力控制。给出了稳定性证明和仿真验证。最后,归纳总结了本论文的主要研究成果,并对今后的工作进行了展望。(本文来源于《北京理工大学》期刊2016-01-01）
宋爱国[4]（2015）在《人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究》一文中研究指出人机交互式机器人是当前机器人学研究的前沿和热点之一,而临场感(telepresence)技术是人与机器人交互的核心。本文通过阐述力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人的系统组成,指出力觉临场感遥操作机器人面临的3个难题:力感知、力反馈和大时延力控制。针对以上问题,对力觉临场感遥操作机器人的四大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术、虚拟预测环境建模技术进行了综述;介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制技术研究所30年来开展人机交互遥操作机器人技术研究的进展及其在核探测、康复医疗领域应用的情况。展望了人机交互力觉临场感遥操作机器人技术未来研究与发展的重点。(本文来源于《科技导报》期刊2015年23期）
宋爱国,倪得晶[5]（2014）在《力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价》一文中研究指出力觉临场感遥操作机器人系统是一种典型的人-机-环交互系统,临场感是遥操作的核心.如何评价力觉临场感遥操作机器人系统的操作性能即临场感程度,目前大多采用基于人机工效学的主观评价分析方法.通过建立力觉临场感遥操作机器人系统的二端口网络模型,对操作者在遥操作过程的感知和控制行为进行了分析,给出了虚拟阻抗的定义,以此为基础提出了可定量评价系统操作性能即力觉临场感程度的阻抗比较法.利用阻抗比较方法对现有的4种不同反馈控制结构遥操作机器人的操作性能作了分析与评价.(本文来源于《南京信息工程大学学报(自然科学版)》期刊2014年03期）
宋爱国,马俊青[6]（2014）在《力觉临场感遥操作机器人(3):环境的动力学描述》一文中研究指出力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人-机-环交互系统.环境是遥操作机器人系统最终的环节,也是操作者感知和作用的对象,环境的动力学特性对整个遥操作机器人系统的控制性能会产生直接的影响.通过分析环境在力觉临场感遥操作机器人系统中的动力学特性,建立了环境在碰撞接触、线性平稳接触和非线性平稳接触3类情况下的动力学模型,并给出了模型的等效阻抗形式,为力觉临场感遥操作机器人系统的分析提供了基础.(本文来源于《南京信息工程大学学报(自然科学版)》期刊2014年02期）
王春絮[7]（2014）在《基于虚拟现实的水下机械手力觉临场感技术研究》一文中研究指出核电站水下机器人遥操作系统的成功实现，极大地改善了极限环境下机器人的作业能力，系统能够使机器人替代操作者进入反应堆堆芯和水池完成异物检查、打捞操作等工作任务。将力觉临场感技术应用于遥操作系统中，一方面通过主操作手将操作者的有关运动信息传递给目标机器人；另一方面主手将远程控制中目标机器人的受力情况反馈给操作者，使从机器人在系统的控制下能够更为精确的完成工作任务，具有较高的工作效率。本文主要研究内容和创新性成果如下：1.针对本实验室自主研制的核电站多功能水下爬行机器人，确立了遥操作机器人系统总体设计方案，将力觉临场感技术应用其中，并完成了系统的整体安装与调试。2.以自行设计的2-DOF机器人遥操作装置为研究对象，从结构形式、操作性能等方面分析具有力觉临场感的机器人遥操作装置的关键技术，为遥操作装置设计提供了一定参考。3.建立了遥操作机器人系统模型，并将其转变为电网络系统进行分析。基于无源性的控制策略，采用散射矩阵的方法，对时延存在情况下的遥操作系统控制策略进行仿真分析。4.设计了基于PID-滑模的主从遥操作系统控制策略，进行了系统的位置和力跟踪特性等仿真研究，实现了较为满意的控制效果。本文研究成果对改善遥操作机器人系统的力觉临场感特性具有借鉴作用。(本文来源于《河北工业大学》期刊2014-03-01）
宋爱国,柯欣,潘礼正[8]（2013）在《力觉临场感遥操作机器人(2):操作者的输入输出特性建模》一文中研究指出力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人在回路(Human-in-Loop)的人机交互系统,操作者作为整个系统的一个重要单元是完成机器人控制的顶层控制环节.操作者需要接受力觉、触觉、视觉和运动信息反馈后,才能作出决策,远程操纵机器人执行任务,因此操作者是一个基于多输入单输出的复杂系统,而且具有非线性和时变性,需要建立一套相应的控制模型.文章通过分析操作者在力觉临场感遥操作系统中的感知、决策与动作的特性,建立了一种操作者的输入输出模型,并给出了模型的等效二端口网络形式,为力觉临场感遥操作机器人系统的分析提供了基础.(本文来源于《南京信息工程大学学报(自然科学版)》期刊2013年02期）
宋爱国[9]（2013）在《力觉临场感遥操作机器人(1):技术发展与现状》一文中研究指出人机交互式机器人作为最具实用价值的特种机器人已成为当前机器人学研究的前沿和热点.临场感(Telepresence)技术是人机交互的核心.首先,回顾了力觉临场感遥操作机器人技术的产生、发展和现状,介绍了力觉临场感遥操作机器人在核领域、空间探测领域与远程医疗领域的应用情况;其次,对力觉临场感遥操作机器人的4大关键技术:传感技术、力反馈与触觉再现技术、大时延控制技术和虚拟预测环境建模技术等进行了综述;还介绍了东南大学仪器科学与工程学院机器人传感与控制研究所近20年来开展临场感遥操作机器人技术研究,以及在核探测、康复医疗领域应用的情况.通过回顾与分析,指出了力觉临场感遥操作机器人技术今后需要研究的几个重点问题.(本文来源于《南京信息工程大学学报(自然科学版)》期刊2013年01期）
张克敏,梁锡昌[10]（2012）在《机器人的力觉临场感仿真》一文中研究指出为开发基于虚拟现实的机器人临场感仿真实验平台,提出并研究一种新的机器人力觉临场感仿真方法,以虚拟叁自由度机器人为具体实例进行详细分析。首先将整个仿真过程离散化,在每个离散点上计算出虚拟机器人末端的力,再通过建立合理的力反馈计算模型,得出操作者感觉到的力与关节力矩之间的离散型递推方程,最后开发相应程序,以进行力觉临场感仿真实验,仿真结果表明该算法的有效性。(本文来源于《机械强度》期刊2012年06期）
力觉临场感论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
虚拟手术作为虚拟现实技术在现实医学领域的应用,以其突出的无损伤性和可重复性等优点而备受瞩目,其力触觉模型及再现技术研究更是当前国内外研究的前沿和热点。由于人体组织柔性体受力与形变的复杂关系,如何建立稳定的物理模型,准确快速的描述柔性体形变及力反馈从而提高系统力觉临场感,仍是现阶段研究的难点。针对柔性体力触觉模型中物体形变和力的描述与计算效率难以平衡的问题,提出一种基于球面调和函数表达(Spherical Harmonic,SPHARM)的柔性体力触觉建模方法。首先,建立基于SPHARM表达的力触觉模型,利用主成分分析方法实现柔性体在不同作用力下的形变比较,由简化后的波动方程获取对应力反馈,量化柔性体的受力-形变计算,实现了柔性体受力-形变的准确描述。然后,基于径向基函数神经网络(Radial Basis Function neural network,RBF-NN)实现柔性体在给定力作用下的形变-力反馈估计预测,使柔性体形变的视觉刷新频率与柔性体力触觉的刷新频率描述接近同步,解决了柔性体形变准确描述与力反馈实时计算难以平衡的复杂关系。最后,利用虚拟现实渲染软件结合力反馈设备搭建交互实验平台,验证本文提出的力触觉控制算法。实验结果表明基于SPHARM的柔性体力触觉建模方法能够在满足力触觉交互的稳定性、准确性的同时提高交互实时性,实现增强力觉临场感的目的。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
力觉临场感论文参考文献
[1].尚志豪.基于神经网络修正的力觉临场感遥操作系统与力跟踪控制研究[D].北京邮电大学.2018
[2].黄凤娟.虚拟手术中力觉临场感增强技术研究[D].西南科技大学.2016
[3].秦永明.力觉临场感遥操作系统控制方法研究[D].北京理工大学.2016
[4].宋爱国.人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究[J].科技导报.2015
[5].宋爱国,倪得晶.力觉临场感遥操作机器人(4):系统的操作性能评价[J].南京信息工程大学学报(自然科学版).2014
[6].宋爱国,马俊青.力觉临场感遥操作机器人(3):环境的动力学描述[J].南京信息工程大学学报(自然科学版).2014
[7].王春絮.基于虚拟现实的水下机械手力觉临场感技术研究[D].河北工业大学.2014
[8].宋爱国,柯欣,潘礼正.力觉临场感遥操作机器人(2):操作者的输入输出特性建模[J].南京信息工程大学学报(自然科学版).2013
[9].宋爱国.力觉临场感遥操作机器人(1):技术发展与现状[J].南京信息工程大学学报(自然科学版).2013
[10].张克敏,梁锡昌.机器人的力觉临场感仿真[J].机械强度.2012
论文知识图
