Повышение точности и качества управления движением мобильных роботов на основе позиционно-силовых алгоритмов для канала обратной связи систем двустороннего действия

• Автор: Фархатдинов, Ильдар Галимханович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Человеко-машинные интерфейсы в системах дистанционного управления мобильными роботами

1.1 Краткое описание системы дистанционного управления мобильным роботом

1.2 Классификация человеко-машинных интерфейсов для систем

дистанционного управления мобильными роботами

1.2.1 Визуальные интерфейсы

1.2.2 Виртуальная и дополненная реальность

1.2.3 Интерфейсы с сенсорными экранами

1.2.4 Тактильные интерфейсы

1.3 Требования, предъявляемые к разработке силовых человеко-

машинных интерфейсов систем дистанционного управления мобильными роботами
2 Построение позиционно-силовых алгоритмов для канала обратной связи системы дистанционного управления мобильным роботом
2.1 Линейная модель вычисления усилий
2.2 Нелинейная модель вычисления усилий
3 Математическая модель и анализ устойчивости
3.1 Структура системы дистанционного управления мобильным
роботом
3.2 Принятые допущения
3.3 Модель мобильного робота
3.4 Модель активного задающего устройства

3.5 Модель человека-оператора
3.6 Модель системы в целом и подсистемы обратной связи по силе
3.6.1 Команды управления: скоростное и позиционное управление
3.6.2 Комбинированное позиционно-скоростное управление
3.6.3 Динамическая модель подсистемы контура обратной связи по силе
3.6.4 Структурная модель системы в виде передаточных функций
3.7 Критерий Гурвица
3.8 Устойчивость по Ляпунову
3.9 Исследование устойчивости методом построения фазовых траекторий
4 Экспериментальное исследование
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Линейная обратная связь по силе и ее влияние на точность
управления положением робота
4.2.1 Позиционирование мобильного робота
4.2.2 Дистанционного управление мобильным роботом в среде с большим количеством препятствий
4.2.3 О роли системы отражения усилий
4.3 Численный эксперимент по сравнению влияния линейной и
нелинейной модели обратной связи по силе на качество дистанционного управления
4.4 Эксперимент с компьютерной моделью мобильного робота
4.4.1 Дистанционное управление мобильным роботом с нелинейной моделью вычисления усилий
4.4.2 Позиционирование мобильного робота

4.5 Сравнение качества дистанционного управления с линейной и
нелинейной силовой обратной связью
4.5.1 Перемещение в ограниченных средах
4.5.2 Перемещение объектов в среде с препятствиями
Заключение
Список литературы

на измерении расстояний до объектов среды, должно позволять человеку-оператору осуществлять с достаточной степенью точности перемещение мобильного робота вдоль заданного объекта. Это может быть полезно при перемещении в узких пространствах (коридоры, трубопроводы), когда необходимо перемещаться на одинаковом расстоянии от стен слева и справа от корпуса мобильного робота.
Выводы по главе. Среди применяемых человеко-машинных интерфейсов в системах дистанционного управления мобильными роботами наиболее популярным являются визуальные интерфейсы. Однако существует ряд случаев, в которых только визуальная информация является недостаточной. При управлении роботом в недетерменированной внешней среде человек-оператор не способен достаточно быстро принимать решения в опасных ситуациях, так как для анализа визуальной информации человеку требуется определенное время. Кроме того, визуальная обратная связь может отражать информацию только о некоторой органиченной зоне внешней среды. Поэтому необходимо дополнять человеко-машинный интерфейс дистанционного управления мобильным роботом за счет использования силовой обратной связи. Силовая обратная связь должна повысить скорость реакции человека-оператора на возможные препятствия на пути робота, так как в организме человека реакция на тактильно-силовые воздействия осуществляется на подсознательном уровне. Применение силовой обратной связи также должно соответствовать ряду требований, которые включают в себя обеспечение движения без столкновений, обеспечение человека информацией об окружении робота, обеспечение безопасных маневров и обеспечение точного управления положением вблизи препятствий.