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机器人遥操作系统将人的经验智慧与机器人的优势相结合,以代替人在复杂或恶劣环境中进行作业,从而实现了人的行为能力与感知能力的延伸,避免了对人体产生的伤害,降低了生产成本,提高了生产效率。与同构型机器人遥操作系统相比,由于异构型机器人遥操作系统的主从机器人在机械结构、自由度、通信方式和任务空间等方面的差异和不匹配,因而异构型机器人遥操作系统的设计与控制面临着更大的挑战。本文针对异构型机器人遥操作系统的位置同步、目标物定位与接触、位置与速度同步以及带有虚拟约束力的夹持控制等四个方面进行研究,在提出控制策略的同时设计相应的遥操作实验平台进行实验验证。全文的主要工作分为以下四个部分:(1)搭建了一套基本的异构型机器人遥操作系统平台,解决了主机器人与从机器人之间的通信问题。在此基础上,进一步提出了一种基于机器人任务空间转换与匹配的遥操作系统位置同步控制方法,使得操作者可以准确地操作远端的从机器人,以实现主从机器人的位置同步跟踪。最后,通过在搭建的遥操作平台上进行位置轨迹跟踪对比实验验证了所提出方法的有效性。(2)针对操作者对目标物的精确定位和接触力大小的判断缺乏有效手段的问题,提出了一种基于机器人任务空间转换与直接力反馈结构相结合的遥操作控制方法实现目标物定位与接触。该方法首先将主从机器人的关节空间转换到任务空间,再对异构型主从机器人不同的任务空间进行映射匹配,然后在直接力反馈式的遥操作结构下与力传感器共同作用,使得操作者可以通过获得从机器人端的直接力反馈,并精确地操作远程端环境中的从机器人,从而准确地接触到目标物及获取目标物的位置,并进一步准确判断从机器人在外部环境中所接触到的物体属性。同时为了实验验证所提方法的有效性,在第二章中所搭建的遥操作系统平台基础上,加入了力传感器的改进设计,使系统能够实现直接力反馈。(3)针对异构型机器人遥操作系统中主机器人的位置与速度和从机器人的位置与速度难以保持同步的问题,提出了一种位置与速度同步控制策略。该策略主要利用操作者作用于主机器人的力,使主机器人产生位置信息,从而利用主机器人的位置信息控制从机器人在任务空间中的位置移动,使主机器人在该过程中的位置变化量控制从机器人在任务空间中的速度,从而使从机器人末端执行器更为精确、快速地作用于目标物。最后,为了验证所提出的位置与速度同步控制策略的有效性,在第二章中所搭建的遥操作系统平台的基础上,加入了速度控制策略的改进设计,使系统中的主机器人对从机器人进行速度与位置的同步控制。(4)为了降低电力工人带电作业时的风险,简化电力维护作业的操作,在第二章所搭建的异构型机器人遥操作系统的基础上设计了一种电力维护遥操作系统实验平台。对该平台主要进行了绝缘防护设计,并通过对从机器人端的电动夹具控制回路的设计,使操作者能通过主机器人端的按钮操作实现对从机器人端电动夹具的夹持控制。同时,提出了一种带有虚拟约束力的异构型机器人遥操作系统控制方法,该方法将从机器人末端执行器的位置与任务位置点的位置差映射至主机器人端,并通过虚拟弹簧产生虚拟力信号,通过主机器人该虚拟力信号得以反馈到操作者手部,从而使操作者手部的运动约束在目标物附近的设定范围内,从而使机器人的力觉、触觉等感觉力在人手相应部位再现并达到增加夹持准确性的目的。最后,在所设计的电力维护遥操作系统实验平台上,通过对瓷质绝缘子插销、跌落式熔断器保险及架空线异物夹持等三项电力维护任务进行模拟实验,验证了所提方法的有效性。