在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.18-0109

系统仿真学报 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (2): 247-254.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.18-0109

• 物理效应/模拟器仿真技术 • 上一篇下一篇

在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

胡凌燕, 史康柏, 张碧纯, 徐少平^*

南昌大学信息工程学院,江西南昌 330031

收稿日期:2018-03-06 修回日期:2018-06-01 出版日期:2020-02-18 发布日期:2020-02-19
作者简介:胡凌燕(1978-),女,江西,博士,教授,研究方向为机器人控制。
基金资助:
国家自然科学基金(61563035,81501560,61662044,61663027),江西省杰出青年基金(2017 1BCB23008)

Tele-robot Control System with Online Virtual Simulation Prediction

Hu Lingyan, Shi Kangbai, Zhang Bichun, Xu Shaoping^*

School of Information Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China

Received:2018-03-06 Revised:2018-06-01 Online:2020-02-18 Published:2020-02-19

摘要/Abstract

摘要： 带虚拟仿真预测系统的遥操作机器人在核电站等复杂环境中作业时,可能会出现虚拟仿真机器人与实际机器人的工作状态不同步,从而导致影响操作者判断,发出错误指令。研究了一种基于在线修正虚拟仿真预测算法的遥操作机器人系统。主端虚拟仿真预测系统建立了从端环境及机器人的虚拟模型,根据操作者命令对从端机器人的状态实时预测,同时根据从端现场检测到的机器人状态对虚拟机器人进行在线修正,以保证虚拟仿真预测系统与从端机器人工作状态同步。实验结果表明：主端虚拟预测平台能够实时预测出从端工作状态;当从端机器人未能按照指令运动时,主端虚拟场景也与从端的工作状态同步。

关键词: 虚拟仿真, 预测, 遥操作机器人, 在线修正, 同步

Abstract: When a tele-robot with virtual simulation system works in a complicated environment, the virtual scene may not synchronize with the real one. This may cause the operator on the master side to give wrong instruction. This paper presents a tele-robot with online virtual model correction. The virtual simulation system on the master side builds a virtual model of environment and robot on the slave side. It predicts the motion of the slave robot in real time according the commands from the operator. In order to ensure the virtual scene synchronize with the real one, the measured data on the slave is transmitted to the master and used to correct the virtual model on-line. The experiment results show that the virtual simulation system can correctly predict the robot state and the virtual scene can synchronize with the real scene when the slave does not move as commanded.

Key words: virtual simulation, prediction, tele-robot, online correction, synchronization

中图分类号:

TP391.9

胡凌燕, 史康柏, 张碧纯, 徐少平. 在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(2): 247-254.

Hu Lingyan, Shi Kangbai, Zhang Bichun, Xu Shaoping. Tele-robot Control System with Online Virtual Simulation Prediction[J]. Journal of System Simulation, 2020, 32(2): 247-254.

参考文献

[1] 鲁守银, 张营, 李建祥, 等. 移动机器人在高压变站中的应用[J]. 高电压技术, 2017, 43(1): 276-284.
Lu Shouyin, Zhang Ying, Li Jianxiang, et al.Application of Mobile Robot in High Voltage Substation[J]. High Voltage Engineering, 2017, 43(1): 276-284.
[2] 曹文明, 王耀南, 印峰, 等. 遥操作机器人运动的实时三维监控方法研究[J]. 仪表仪器学报, 2010, 31(4): 727-735.
Cao Wenming, Wang Yaonan, Yin Feng, et al.Study on real-time 3D monitoring of telerobot movement[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2010, 31(4): 727-735.
[3] 魏青, 崔龙. 基于时延预测的遥操作机器人预测显示方法[J]. 机器人, 2017, 39(3): 298-306.
Wei Qing, Cui Long.Predictive Display for Telerobot Based on Time-delay Prediction[J]. Robot, 2017, 39(3): 298-306.
[4] 杨建宇, 谢华龙, 韩秀峰, 等. 基于虚拟现实的机器人异地仿真与监控[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(11): 1634-1637.
Yang Jianyu, Xie Hualong, Han Xiufeng, et al.Robot Simulation and Real-Time Monitoring Based on Virtual Reality[J]. Journal of Northeastern University (Natural Science), 2013, 34(11): 1634-1637.
[5] 祁若龙, 周维佳, 刘金国, 等. VC平台下机器人虚拟运动控制及3D运动仿真的有效实现方法[J]. 机器人, 2013, 35(5): 594-599.
Qi Ruolong, Zhou Weijia, Liu Jinguo, et al.An Effective Method for Implementing Virtual Control and 3D Simulation of Robot Motion in VC Platform[J]. Robot, 2013, 35(5): 594-599.
[6] 陈黎卿, 梁修天, 曹成茂. 基于多体动力学的秸秆还田机虚拟仿真与功耗测试[J]. 农业机械学报2016, 47(3): 106-111.
Chen Liqing, Liang Xiutian, Cao Chengmao.Virtual Simulation and Power Test of Straw Counters-field Based on Multi-body Dynamics[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(3): 106-111.
[7] Gao H B, Deng Z Q, Ding L, et al.Virtual Simulation System with Path-following Control for Lunar Rovers Moving on Rough Terrain[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering (S1000-9345), 2012, 25(1): 38-46.
[8] Heemskerk C J M, de Baar M R, Boessenkool H, et al. Extending Virtual Reality simulation of ITER maintenance operations with dynamic effects[J]. Fusion Engineering and Design (S0920-3796), 2011, 86: 2082-2086.
[9] 赵沁平. 虚拟现实综述[J]. 中国科学:信息科学 , 2009, 39(1): 2-46.
Zhao Qinping.A review of virtual reality[J]. Scientia Sinica Informationis, 2009, 39(1): 2-46.
[10] 林一, 陈靖, 刘越, 等. 基于心智模型的虚拟现实与增强现实混合式移动导览系统的用户体验设计[J].计算机学报, 2015, 38(2): 408-422.
Lin Yi, Chen Jing, Liu Yue, et al.User Experience Design of VR-AR Hybrid Mobile Browsing System[J]. Chinese Journal of Computers, 2015, 38(2): 408-422.
[11] Wright R S, Haemel J N, Sellers G, et al.OpenGL SuperBible[M]. Boston: Addison-Wesley Professional, 2010.
[12] 章华. 基于模糊控制超声波避障算法的巡检机器人研究与设计[D]. 南昌: 南昌大学, 2016.
Zhang Hua.Study and Design Inspection Robot with Ultrasonic Obstacle Avoidance based on Fuzzy Control Algorithm[D]. Nanchang: Nanchang University, 2016.
[13] 郭盛, 梁艺瀚, 王志群, 等. 基于虚拟仿真的并联构型手控器动力学建模与力反馈控制[J]. 机器人, 2015, 37(2): 224-230.
Guo Sheng, Liang Yihan, Wang Zhiqun, et al.Dynamic Modeling and Force-feedback Control of Haptic Device with Parallel Structure Based on Virtual Simulation[J]. Robot, 2015, 37(2): 224-230.

[1]	何俊, 洪孙焱, 周义方, 申时凯, 邹目权. 基于HMM的多维数据下扶贫对象状态预测[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1118-1126.
[2]	吴向平, 平力俊, 徐懂事. 结合社交媒体数据的城市交通事件可视分析方法[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(5): 1140-1151.
[3]	吴枫, 刘秀罗, 王佳, 刘阳, 李苏疆, 仲妍. 航天发射可视化仿真分析技术与应用研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(4): 856-869.
[4]	王爽, 高朝晖, 陈思宇, 汤孝, 郗展. 基于Simulink的同步发电机仿真代数环问题研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 482-489.
[5]	王丽梅, 么红岩, 张康. 直接驱动H型平台鲁棒最优同步控制仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 527-535.
[6]	孙晓安, 栾小丽, 刘飞. 基于智能优化灰色模型的电子固废预测[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(3): 536-542.
[7]	白燕, 武璐璐, 贺引娥, 王玉英. 基于动态温度调控的空调系统能耗预测[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(2): 366-375.
[8]	刘秀罗, 王佳, 吴枫, 刘阳, 张爱良, 王敏. 航天发射数字化合练技术研究与应用[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(9): 2227-2233.
[9]	李晖, 云昊, 岳红丽. 基于SVM逆系统的PMSM云模型整定PID控制[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(8): 1846-1855.
[10]	魏腾飞, 潘庭龙. 基于改进PSO优化LSTM网络的短期电力负荷预测[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(8): 1866-1874.
[11]	潘红光, 高磊, 米文毓. 基于改进宏观交通流模型的MPC算法设计[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(8): 1875-1881.
[12]	路雪鹏, 尚娇, 赵俊辉, 吕露露, 周丽. 基于系统动力学的新冠病毒传播过程预测[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(7): 1713-1721.
[13]	位晶晶, 刘勤明, 叶春明, 李冠林. 基于GA-SVR的小样本数据缺失下的设备故障诊断[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1342-1349.
[14]	魏士松, 周正东, 章栩苓, 毛玲, 贾峻山, 刘传乐. 基于桌面虚拟现实技术的航天器虚拟维修训练系统[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1358-1363.
[15]	刘瑜, 谢强. 数字孪生的技术特点及在飞行试验中的应用展望[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1364-1373.

在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统

Tele-robot Control System with Online Virtual Simulation Prediction

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价