一、空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法（论文文献综述）
原雪纯[1]（2021）在《用于虚拟现实的遥操作移动机器人快速环境构建方法的研究》文中提出为了使机器人实现在危险、未知的环境中有效工作,遥操作技术是有效手段。在遥操作技术中时延问题是一个迫切需要解决的问题。空间机器人主要采用遥操作技术进行控制,与地面机器人遥操作相比,空间机器人遥操作面临更多困难,特别是天地间远距离信号传输引起的大时延问题。大时延的存在让操作者无法获得远端实时的反馈信息,导致操作者无法根据实时信号发送指令,进而影响对远端设备的有效控制。虚拟现实技术是解决大时延问题的有效途径。本文依托载人月球探测混合现实遥操作技术研究项目,将虚拟现实技术应用于机器人遥操作控制中,用于解决大时延问题的影响,主要研究内容如下:（1）开发了基于虚拟现实技术的移动机器人遥操作仿真系统。通过快速建立与远端一致的三维环境,在虚拟现实中规划机器人的运动轨迹并进行模拟验证,将验证后的控制指令发送给远端机器人进行控制操作。该方法通过利用类似真实环境的模拟控制,解决了机器人在复杂环境中自主决策的困难,缩短了决策时间,提高了控制效率,有效地弥补了遥操作控制过程中大时延问题的影响。（2）在保证关键点位置精度的前提下,实现了两种远端环境的三维快速构建方法。针对月面纹理单一的问题,本文开发了人工特征点选取法进行快速三维重建:通过双目立体视觉技术交互式选取障碍物特征点,然后根据特征点的三维坐标信息重建出障碍物模型;针对已知标准纹理的环境,本文提出针对特定目标的快速三维重建方法:通过Metashape重建主要三维环境模型,并获取障碍物位置信息,然后在Unity 3D中根据障碍物位置信息在构建的三维虚拟环境中建立出简化的障碍物模型。（3）采用了基于导航网格法的A*算法,规划虚拟仿真机器人的运动轨迹。对三维环境模型进行导航网格划分,并改进A*算法以适用于多边形导航网格,生成实际最优路径,最后在Unity 3D中进行寻路测试。实验证明,基于导航网格的A*算法在本文环境下的搜索效率明显高于基于方格地图A*算法。（4）构建了基于虚拟现实的遥操作移动机器人测试平台。在该平台中,将移动机器人实际控制与虚拟现实环境中的模拟控制相融合,并进行了虚拟控制与实际控制的联合调试。实验过程中,两者数据通讯正常,系统运行流畅,能够实现真实机器人与虚拟机器人的同步运动。在测试过程中,实现对三维环境进行快速重建,且重建精度小于1.5%。实验表明,通过规划虚拟仿真机器人的运动轨迹,可以实现对真实移动机器人在未知环境下的远程导航控制。
杨瑞[2]（2021）在《核环境下机器人自主拆解作业规划研究》文中进行了进一步梳理随着核工业的迅速发展,我国在大力新建核电设施的同时,也面临着早期核电设施的退役、拆解等问题。遥操作机器人技术在核环境下的应用,可以很好的避免退役工程中操作人员受到核辐射伤害。然而,遥操作控制方式存在时间延迟,核退役任务复杂等因素使遥控操作效率降低,机器人自主作业规划的研究成为关键。本文以核环境下作业机器人为研究对象,根据待退役核设备室的内部情况,深入研究机器人自主作业规划,使机器人能够无碰撞、合理高效的完成退役工作。本文主要工作内容包括:（1）介绍了设备室的内部情况与退役需求,并对其展开技术分析,设计了本文所研究的机器人系统方案及其功能。接着对机器人作业任务和模式分别进行了分析与设计。最后根据D-H法建立起了核环境下机器人运动学模型,求解机器人的正、逆运动学方程,根据关节转动量最小原则解决逆解多解的问题,并在MATLAB中进行了验证。（2）针对机器人需求中的自主避障功能,提出了特定场景下基于包围盒的机器人碰撞检测算法和避障路径规划算法。采用圆柱体和球体包围盒包络机器人连杆、末端和设备室内管道和罐体,建立了碰撞检测计算模型。在此基础上,提出经“目标引力”和代价计算方法双重改进的快速搜索随机树法,规划无碰撞路径。在MATLAB中的仿真结果表明,改进的避障路径规划算法能够快速、安全地使机器人进行路径点间的转移。（3）设计了管道拆解的自主定位+局部自主作业模式。机器人通过避障路径规划算法自主定位至作业点,接着针对直径大小不同的管道,对切割的路径进行了规划,实现了粗管采用两段式切割、细管采用平切式切割的自适应切割路径规划,并在MATLAB中进行了路径的仿真。（4）设计了罐体拆解的人机混合作业模式,以人工定位,机器人自主拆解的方式进行混合作业。由人工从上到下依次对罐体拱顶、罐壁和罐底进行定位,机器人自主规划拆解作业路径,并对等离子切割机割嘴的姿态进行了规划,最后在MATLAB中进行了仿真。（5）设计了废料回收的人机混合作业模式,以人工定位并稳定夹取,机器人自动返回至投放点的方式进行混合作业,并通过遗传算法对路径进行了优化,保证了机器人末端无碰撞的前提下运动的路径最短,最后在MATLAB中对回收过程进行了仿真。（6）基于Visual Studio+Qt开发了机器人自主作业系统控制平台,集成了机器人的运动控制、状态监测和通讯连接等系统功能和人机界面,基于Open Inventor开发了机器人虚拟仿真可视化窗口。规划了机器人作业任务,在该平台上,对机器人拆解管道、罐体和它们的回收作业进行了虚拟仿真,验证了机器人作业模式设计和作业规划的合理性。
张元昕[3]（2021）在《核电动力机械手遥操作控制系统研究》文中认为核电是我国能源可持续发展的重要组成部分,是国家战略性资源。经过30多年的发展,中国已成为核电大国,随之而来的核设施退役问题也迫在眉睫。核设施退役是一项非常复杂的系统工程。随着退役工作的深入开展,相当一部分退役工作难点集中在辐射量高,空间受限度大的工作场所,如“0”平面以下的退役设备室,常常涉及到工艺设备、管道的拆除。由于核设施退役设备室中放射性较高,空间狭窄,而目前高辐射作业环境中多采用人工操作的方式,自动化和智能程度较低,为了保护拆除人员安全,避免遭受大量辐射,具备遥操作控制功能的拆卸作业机器人系统成为重要和必需的核退役装备,其技术研究和应用水平也成为一个国家核工业技术发展的重要标志之一,目前核电机器人的关键技术主要包括抗辐照技术、可靠通信技术、智能控制技术等,对于这些关键技术,我们国家科研人员经过多年的研究,也取得了不小的成果,但是在试验应用过程中还是暴露了不少问题。因此,对核电动力机械手遥操作控制技术的研究具有重要的理论意义和实践价值。本文主要对一种五转一平移的六自由度核电动力机械臂的遥操作控制系统进行设计与研究。通过远程上位机操控系统对机械臂进行遥操作控制以及现场数据,实时图像采集显示,并与下位机控制系统进行交互。具体研究内容包括:（1）根据核电动力机械手操作的功能需求,制定控制系统的总体方案,运动控制方案、绘制电气原理图、各单元器件选型、遥操作控制程序以及交互界面程序的设计。（2）针对核电动力机械手的设计结构,对其构建改进后的D-H模型（MDH模型）,并进行正、逆运动学分析和数学推导,求得正、逆解。采用蒙特卡洛法对机械手的工作空间进行求解运算。利用MATLAB的机器人仿真工具箱对机械手仿真,在此基础上对正逆运动学求解和工作空间进行分析,并验证其正确性。（3）基于固高科技NC610控制器,以QT为开发平台,实现对机械手伺服模块的运动控制并设计下位机控制系统交互界面;使用PXN系列遥操作手杆,结合Direct Input游戏手柄开发函数库,开发实现上位机控制系统端的遥操作功能;利用研华工控机作为上位机系统PC,进行实时视频图像的采集,并利用Socket通信技术,实现下位机机械手运动控制系统和上位机系统的双向通信,从而保证遥操作控制命令、状态信息等数据的传输,采用TCP协议也保证了数据传输的准确性和可靠性。（4）最后,搭建核电动力机械手控制系统实验测试平台,分别对其进行功能测试,Socket通信效率测试和系统稳定性测试。实验结果表明,搭建的核电动力遥操作控制系统具有良好的稳定性,并且能够实现精确定位,满足了其控制系统的功能和指标要求。
高文锐[4]（2021）在《面向核环境的移动机器人多放射源搜索策略研究》文中认为核防护移动机器人兼具机械臂操作灵活及平台移动迅速的优势,是核工业领域需求最广泛的机器人技术之一,不仅在异常巡航监测、核废料处置方面取得突破进展,还在应对突发放射源丢失及核泄漏事故中发挥了巨大作用。随着移动机器人技术在核环境领域研究的不断深入,如何保证机器人在复杂耦合环境中准确感知并理解周围几何场及辐射场信息,并根据多模感知信息同步规划放射源搜索路径,是核环境移动机器人研究的难点和重点。因此,本文针对移动机器人辐射加固设计、未知辐射场状态估计、自主决策规划与控制等问题开展研究,对提高核环境移动机器人的多物理场感知性能和自主寻源决策能力具有重要的理论意义及实际应用价值。针对具有高速越障平台及7DOF机械臂的一体化作业机器人,确立高速移动平台及作业臂结构的关节配置方案,分析并建立整体机器人系统的运动学模型,为移动平台定位导航及机械臂处置操作提供了理论解算依据。针对高剂量辐射严重损毁功能组件的问题,通过辐照实验对组件极限剂量进行测试,结合系统实际空间需求,从而实现薄弱组件的重新部署与集中屏蔽防护。基于ROS松耦合通讯架构,搭建具有驱动、感知、决策多层次通用软件控制框架,改善了硬件系统的耐辐射能力,以及软件控制框架的实时性和功能扩展能力。针对未知辐射环境中放射源数目、状态均无先验信息以及机器人采样数据稀疏的问题,采用多层序贯粒子群预测结构,结合泊松观测模型及峰值权重抑制的方式,以迭代估计的形式实现局部多峰辐射场的在线非参预测,实验验证了多热点预测算法的有效性、维度扩展性及在线预测性能。针对稀疏测量带来的极端情况,采用高斯过程回归方法逼近强度残差信息,实现粒子群在位置与强度两维度的动态校正。通过开展局部多热点耦合场的对比实验,进一步证明动态残差校正方法在位置纠错能力、预测准确度、迭代优化效率等方面性能,实现了未知辐射环境中的在线参数辨识和多源数目估计。针对多模感知信息难以统一评价的问题,分析并建立障碍信息与辐射信息的探索效益模型,实现在探索价值层面的数据融合及量化评估。对于几何效益模型,基于Octo Map栅格地图与状态遍历查询方式,对候选目标在预设范围内的未探索体积进行了量化估计。对于辐射效益模型,结合机器人环绕采样需求,设计非单调的单源效益函数,并采用源间最大距离比例修正多源叠加造成的影响。为实现多目标探索行为规划,采用可行搜索空间中的扩展树规划节点作为候选目标状态,结合多源效益函数与探索导航代价等因素,筛选拓扑效益地图中最优探索轨迹与目标位置,进而以局部规划算法实时驱动机器人运动。为验证机器人系统在复杂核环境实施多点放射源自主搜索与行为规划的能力,以本文研制的移动机器人系统为基础实验平台,通过搭载辐射、视觉、激光等多类型传感器构建实验样机。通过采集螺旋轨迹与推草轨迹下的双源叠加辐射强度,分别结合本文提出的峰值抑制粒子滤波与高斯残差校正方法,开展多峰耦合辐射场的状态预测实验,实验验证了两种非参预测方法的在线性能与有效性。为验证多目标寻源策略的有效性,开展面向三类典型障碍场景（大范围障碍、杂乱障碍、走廊障碍）的自主寻源实验,实验结果表明所提策略在多目标任务平衡、规划路径效率、场景适应性等方面的高效性能,进一步证明了多热点预测算法的在线预测能力,以及放射源自主搜索算法的实际应用价值。
张涛[5]（2020）在《聚变堆真空室维护重载机器人CMOR若干关键技术研究》文中研究指明中国聚变工程实验堆（CFETR）是中国自主设计和研制并联合国际合作的重大科学工程。聚变实验堆内部部件在运行过程中受巨大而复杂的热负荷、电磁载荷以及中子辐照作用会出现损伤从而影响堆运行工作,必须进行维护。由于维护环境具有强辐射性,需采用遥操作机器人对堆芯部件进行维护。当前国际上托卡马克装置主要采用远程人工遥控维护的策略,效率较低且不够灵活,不符合未来聚变堆智能化维护要求。因此,中国科学院等离子体物理研究所聚变堆遥操作维护小组设计了新一代聚变堆智能维护系统——CFETR多功能重载机械臂CMOR（CFETR Multipurpose Overload Robot）系统,其主要承担偏滤器第一壁维护、内部部件观测、真空室氚灰清理等任务。由于聚变堆内部维护空间大且几何构型复杂,且需完成精细的维护任务,CMOR被设计为主从构型的多自由度机械臂。主臂,又称运输臂,具有柔性、多自由度、重载等特性,用于从臂系统在真空室内部的运输及定位;从臂,又称末端,为双臂结构,具有高刚度、高精度等特性,用于补偿主臂的精度误差,从而实现遥操作精细维护。本文针对其CMOR系统运动学中所涉及的几个关键问题进行研究。主要内容如下:设计CMOR系统多自由度机械臂在CFETR复杂真空室内部的无碰撞运动学算法。改良蚁群算法并借助进化论的思想设计动态精度,针对多自由度机器人运动学的非线性特性,提出基于动态蚁群的多自由度机械臂运动学算法。针对机器人复杂的工作空间即CFETR真空室内可能发生主臂碰撞情况,设计了基于截面图像的灰度值检测碰撞算法,实现机器人安全规划。CMOR系统末端双臂运动学参数标定算法研究。末端双臂运动精度影响机器人精细维护质量。设计特定的机器人运动轨迹,拟合相应的轨迹曲线,提出了基于几何特征的运动学参数标定方法;利用最小二乘算法和3σ法则进一步优化拟合过程,保证了该标定算法的高精度性和标定结果唯一性。CMOR系统末端双臂碰撞感知器设计。针对末端双臂可能与装置发生的碰撞,提出了一种基于主成分分析的混合碰撞感知器,保证机器人安全运行。算法避免了求解复杂的机器人动力学模型,利用主成分分析,实现了对机器人传感器信息如位置、速度和加速度/电流等数据的降维;结合监督学习中的感知器算法,快速感知机器人碰撞。
吴超[6]（2020）在《基于力觉引导的空间载荷遥操作系统的研制》文中指出空间载荷是指航天系统中能直接实现某种特定任务的仪器、设备等,越来越多的国家通过空间载荷的在轨操作来进行外太空的探索。虽然人工智能相关技术飞速发展,但是机器人智能化程度仍需提高才能实现完全自主控制,而且由于太空环境恶劣的复杂性,目前仍采用遥操作机器人技术来完成科学实验等在轨服务。在完成在轨操作任务时,仅仅依靠视觉临场感技术是不能充分认知操作环境,还需要力觉临场感技术使操作人员获得真实的感受。本文针对空间遥操作系统的力觉引导相关遥操作技术进行研究,同时解决遥操作系统在随机大时延下的稳定性和操作性能的问题以及如何完成精细复杂的遥操作任务并提高遥操作任务的效率。首先,提出具有力觉引导的空间遥操作系统设计方案。采用力反馈设备与机械臂构建的主从异构型遥操作系统,该系统主要由主端遥操作系统、从端机械臂子系统和网络通信等组成。本文采用客户端/服务器模式开发系统,其中主端子系统以及从端子系统相当于客户端,都通过TCP/IP协议与中央控制服务器相互通信。本文为解决主从端的工作空间不匹配问题,采用速率映射方法。其次,由于通信时延引起遥操作系统的不稳定和操作性能下降等问题,本文采用基于无源理论的双边控制方法进行研究,对传统波变量遥操作控制方法进行研究并提出改进的波变换控制结构并进行Simulink仿真验证。由于波变量遥操作控制方法在随机时延下不能保证稳定性,本文提出了基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法,采用改进的波变换控制结构,并在主端中采用串联式无源控制器,在从端采用并联式无源控制器,使得系统整体保持无源稳定状态。在2s～3s随机大时延下进行泡沫接触实验,通过实验可知主从端的位置和力具有稳定跟踪性。再次,在未与环境接触时,仅仅采用双边控制方法难以实现机械臂的精确定位。所以对虚拟夹具技术进行了研究,提出了一种基于人工势场法和圆锥体构建的组合虚拟夹具来实现机械臂的精准定位。造成机械臂无法精准定位的主要有:在面对某些存在障碍物的狭小空间,由于人操作过程中会使机械臂触碰障碍物,还有人徒手操作的不精确性以及肌肉颤抖等因素会使机械臂无法精准定位。所以,通过人工斥力场构造禁止型虚拟夹具来躲避障碍物,通过人工引力场构造的虚拟夹具和圆锥体虚拟夹具来实现精准定位。最后,搭建了基于力觉引导的遥操作系统实验平台,并提出了遥操作系统性能评估方法,并对本文的研究内容进行了验证实验和分析。实验结果表明基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法和采用人工势场法和圆锥体构建的组合夹具是有效的。
徐臻[7]（2020）在《基于MR的巡视探测遥操作场景建模及交互技术研究》文中认为混合现实（Mixed Reality,MR）加强了增强现实在空间感知方面的不足,在增强现实基础上能够实现多人协同操作,提高交互的便利性,同时MR将真实场景与虚拟场景较好的融合在一起,增强了操作者的沉浸感。因此MR技术被广泛应用在对未知场景探测的科学问题分析等需要多人共同参与的任务中。巡视探测器运行在未知或先验信息不足的环境,仅仅依靠机器自主智能难以完成复杂的任务规划,以局部自主操作和操作员监督控制结合的监督式遥操作（Supervisory control）成为巡视探测遥操作系统的首选方式,因此需要进行场景建模以了解巡视器运行环境,再做出遥操作任务规划。本文通过深度相机获取地形障碍特征数据并与DEM地形数据融合的方式重建场景,然后搭建了混合现实多人交互遥操作平台。为了实现以上的功能,本文从以下方面展开了相关研究:（1）设计混合现实遥操作平台,在Unity3D物理引擎上进行巡视探测器真实环境采集信息的虚拟场景建模,其物理仿真功能可减小巡视探测器运行产生意外事故的可能性。操作者使用混合现实头戴设备,观察在真实空间中投影的三维场景重建的全息数据,共同商讨交流进行巡视器科学任务规划。（2）提出了基于地形通行性的非结构化地形场景重建方法,将Kinect相机采集到的点云数据通过聚类算法生成障碍物基本特征信息,并与DEM数据相融合生成具有足够细节信息的地形,以满足巡视探测器运行对周围环境的感知要求。这种通过基于地形通行性的重建方法,减小了信息传输通信的压力,同时也突出了地形障碍物的显示。（3）最后进行了混合现实遥操作人机交互设计,对多人混合现实操作设置合理方案,保持各方视角的一致性,设计遥操作多人交互通讯网络,设置丰富的命令请求,以满足不同的操作需求。多位遥操作科学人员在该平台下可以同时对巡视探测器所处环境进行分析判断,并对感兴趣的资源物体增加虚拟标签,实现对信息的更直接的观感。本系统设计提供了一种高效率的地形重建方式,并对地形的呈现效果做了评价,分别从重建效果、传输效率做了测试。实验证明通过基于地形障碍通行性的遥测场景重建,具有场景重建快速性与良好的重建效果。最后多人的混合现实遥操作交互方式,可以极大的提升操作者的操作体验,提高全局场景信息的获取量,能够帮助科学家做出能加准确的遥操作指令,同时可供多人观察以及共同操作的操作方式,提高遥操作效率和准确性。
刘大翔[8]（2020）在《面向操作任务的机器人交互系统研究》文中提出面对灾后救援等环境中的复杂类人操作任务,机器人的自主操作和遥操作至今仍然都是比较复杂的问题。自主系统需要解决对象识别、定位和避障等问题,但单纯的遥操作系统需要处理信息丢失和延迟等通信问题,并向操作员提供及时且适当的反馈和环境感知。为应对以上方案所面对的困难,本文基于ROS（Robot Operating System）平台研究了一种面向操作任务的远程机器人交互系统,对机器人交互系统架构、运动学方案和运动规划方法进行了分析,并设计了融合任务级操作、主从遥操作和关节操作等模式以及虚拟交互仿真功能的人机交互软件,以允许操作员在不同层面上对远端机器人进行有效地监督和灵活便捷地控制。本文根据对灾难环境类人操作任务的应用需求分析,搭建了机器人交互系统平台,提出了一种基于ROS平台的远程机器人交互系统的总体方案。为使交互系统有效地应对复杂操作任务,对机器人进行了总体运动分析,包括全身关节运动学分析和移动平台运动学分析,确定了冗余自由度运动支链的运动学逆解方法,并提出了基于操作灵活性的全身运动策略,为交互系统整体控制方案的实现提供了基础。针对系统面对的复杂操作任务,本文提出基于任务分解和分类的规划方法。该方法将任务进行逐级分解,以由基本运动描述的子任务序列进行表示,并进行了通用子任务分类。同时进行典型任务的运动约束研究,确定了基于约束优化的避碰路径算法和由基本运动描述的运动规划实施方法。易操作的交互软件对于普通用户至关重要,因此,本文提出了基于Qt和ROS平台的人机交互软件设计方法,包含了软件界面和功能节点的设计。软件界面的设计涉及层次化主控界面设计、辅助功能界面设计和虚拟场景界面搭建,其中层次化主控界面主要由单关节调试模块、关节组控制操作模块、便捷遥操作模块和任务规划模块组成;软件功能节点基于ROS的消息通信机制和Qt的多线程及信号槽机制实现。同时本文对各控制节点和虚拟场景以及状态节点的设计流程进行了详细分析。在本文的最后,基于Gazebo搭建了机器人物理仿真平台并进行交互流程的设计,模拟真实机器人平台进行了交互系统功能的测试。通过典型的开门和拧阀门任务,验证了本文所提出的机器人交互系统设计方案的可行性。
温晋杰[9]（2020）在《空天运输遥操作系统净评估与可信度认定研究》文中指出为了统筹经济建设与国防建设协同发展,我国提出了“军民融合”国家战略,其核心是促进军民两个领域双向技术交流。空天运输是军民融合发展的重点领域和先导行业,在空天运输嫦娥系列任务中,一个关键组成部分是地面控制中心通过空天运输遥操作系统推送操控信息实现月面巡视器无人自动巡视和科学就位探测。但是,针对我国空天运输领域信息技术国产、自主和可控的发展需求,我国还没有相当的空天运输遥操作系统设计、实施、测试和维护等方面的质量评估方法、技术、体系和标准,在技术层面还缺乏军民融合准入/准出评估机制。围绕上述研究背景和研究问题,本文应用净评估理论,提出了空天运输遥操作系统系统净评估方法,定量认定了探月工程嫦娥系列任务遥操作系统的可信度,建立了空天运输遥操作系统净评估体系,意图保障嫦娥五号任务万无一失,为空天运输领域军民融合战略落地提供技术保障。本文的主要研究工作和创新点如下:（1）首次将净评估理论引入空天运输领域,提出了利用形式化方法建立空天运输遥操作系统净评估指标体系数学模型,借助自主可控的自动化工具采集系统可信证据,从而实现遥操作系统可信度认定的净评估方法。在嫦娥五号任务联调联试过程中,通过净评估方法准确定位了遥操作系统全生命周期的不可信因素,解决了系统质量不可控的问题,实现了遥操作系统联调联试零差错。（2）以遥操作系统相关的软件过程文档、国家军用标准和空天运输领域特性作为净评估指标来源,利用形式化Z语言构建了遥操作系统净评估指标体系数学模型,保障了评估指标的准确性和全面性,解决了嫦娥四号和嫦娥五号任务遥操作系统净评估指标二义性和需求动态变化的问题,为遥操作系统可信证据自动化采集打下基础。（3）以遥操作系统净评估指标体系数学模型为输入,搭建了国产自主可控的空天运输遥操作系统可信证据自动采集平台。在嫦娥四号任务执行前,该平台自动采集了科学客观的嫦娥四号遥操作系统可信证据,确保了嫦娥四号遥操作任务圆满完成。（4）利用偏差最小化方法提出了层次分析法和熵权法结合的组合赋权法。针对数学理论赋权方法的不实际性问题,在航天信息资源国产化的前提下,借助可视化技术实现了近十年来国家载人航天和探月工程历次航天任务数据的长期保存,完成了净评估前期知识积累。同时,构建了遥操作系统净评估虚拟仿真环境,通过回放和论证净评估过程,实现了工程实践数据持续优化数学理论赋权模型的研究方案,提高了净评估指标赋权的可靠性和可信性。（5）针对空天运输领域信息技术自主可控的核心需求,在Windows和国产麒麟操作系统上完成了探月工程嫦娥系列任务遥操作系统的设计、开发、测试、维护和评估,实现了跨平台且具有自主知识产权的航天任务信息推送平台,为嫦娥系列任务执行提供了安全保障。上述研究成果经探月工程二期实战检验,实现了遥操作系统可信度认定,精准实施并圆满完成了嫦娥三号和嫦娥四号任务,并通过了GJB 9001C-2017武器装备质量管理体系认证,为探月工程后续任务和火星探测任务信息系统的开发、质量评估和改进提供了技术框架。
祝晶[10]（2020）在《配网带电作业机器人的临场感遥操作技术研究》文中进行了进一步梳理随着社会的发展与科技的进步,人类活动对电力的依赖程度越来越高。尤其是对于分布最为广泛的配电网线路,一旦发生大范围停电,将给人们的生产生活带来重大损失。因此,电网的安全稳定运行非常重要。然而,传统的人工电力运维工作劳动强度大、安全风险高。研究配电网带电维护作业机器人,取代传统人工作业,具有重要的应用价值和现实社会意义。本文重点研究了配网带电作业机器人的临场感遥操作技术,将沉浸式立体图像反馈与力觉反馈传感技术相结合,提升了机器人遥操作的临场感,为提高机器人配网带电作业的灵活性、安全性提供了技术参考。开展的主要研究工作和取得成果如下:1、设计了配网带电作业机器人的遥操作控制系统。针对从端的双臂机器人,研究了六自由度机械臂的运动学正解、逆解、配置方式等基础内容。设计了包括主端力反馈设备、通讯层、仿真交互系统等在内的临场感遥操作控制系统。特别地,研制了沉浸式视觉图像反馈技术,通过两个高清相机模拟人眼的瞳距和视角,将获取的双目相机图像在沉浸式虚拟现实头盔中进行渲染,让操作人员能形成立体视觉感受,从而增强机器人遥操作的精准性。2、提出一种新型的图形力反馈与直接力反馈相结合的临场感遥操作力反馈方法。直接力反馈,即通过将遥操作从端的力传感器数据反馈到主端力反馈机构,从而向操作人员提供机器人末端受力的情况的直接反馈。图形力反馈,即在立体视觉的渲染中,设置了三对可以根据机器人终端工具上的受力来改变长度的图形进度条,在不同的力范围内,它将显示不同的RGB颜色（绿-橙-红）,从而对操作人员起到力反馈的图形化显示作用。另外,为了避免图像在操作位置处的遮挡问题,通过在相机的坐标系中同步跟踪机器人工具端的位置,使图形力反馈的图样能够在机械臂末端周围进行渲染。3、研究了带电作业目标的视觉识别与模型重构技术。基于稀疏视差和轮廓算子匹配法提出了一种针对场景中线路识别和重建方法,该方法针对配网带电作业场景中的导线,通过图像预处理、定目标的图像识别提取、双目立体测量、形成深度点云图、最后重建目标的三维模型。同时,针对避雷器这类有固定形态和特征的物体,验证了应用YOLOv4深度卷积神经网络的识别方法的有效性。
二、空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法（论文提纲范文）
（1）用于虚拟现实的遥操作移动机器人快速环境构建方法的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间遥操作技术的发展现状 |
| 1.2.2 基于虚拟现实的空间机器人遥操作系统研究现状 |
| 1.2.3 三维重建技术研究现状 |
| 1.3 存在的问题及研究意义 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 基于虚拟现实的遥操作移动机器人系统 |
| 2.1 遥操作系统总体设计 |
| 2.2 遥操作系统主要模块设计 |
| 2.2.1 环境快速重建模块 |
| 2.2.2 虚拟现实人机交互模块 |
| 2.2.3 遥操作机器人操控模块 |
| 2.2.4 移动机器人设计 |
| 2.3 主要硬件设计 |
| 2.3.1 遥控手柄设计 |
| 2.3.2 单一环境下双目相机的设计 |
| 2.3.3 虚拟现实头戴式显示器 |
| 2.4 虚拟现实技术开发平台的选择 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 远端环境的快速三维重建技术 |
| 3.1 虚拟仿真机器人模型的建立 |
| 3.1.1 几何模型的建立 |
| 3.1.2 物理模型的建立 |
| 3.2 针对特定目标的快速三维重建技术 |
| 3.2.1 针对特定目标的快速三维重建技术方案 |
| 3.2.2 初始环境模型的建立 |
| 3.2.3 障碍物信息的提取 |
| 3.2.4 场景模型的生成 |
| 3.3 基于立体视觉的三维重建技术 |
| 3.3.1 双目立体视觉技术 |
| 3.3.2 基于交互式选取目标匹配点的立体视觉测距 |
| 3.3.3 建立场景模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于虚拟仿真环境的移动机器人的路径规划 |
| 4.1 寻路算法简介 |
| 4.1.1 场景环境地图划分方法 |
| 4.1.2 A*算法概述 |
| 4.1.3 A*算法存在的问题 |
| 4.2 基于导航网格法的A*算法 |
| 4.2.1 三维场景导航网格的生成 |
| 4.2.2 基于导航网格法的A*算法改进 |
| 4.3 基于导航网格的A*寻路仿真实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于虚拟现实的移动遥操作机器人测试平台 |
| 5.1 实验方案 |
| 5.2 遥操作移动机器人测试平台的构建 |
| 5.3 实验测试 |
| 5.3.1 环境三维重建的精度测试 |
| 5.3.2 移动机器人遥操作功能测试 |
| 5.3.3 遥操作机器人路径规划功能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）核环境下机器人自主拆解作业规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 核环境下作业机器人研究现状 |
| 1.2.2 机器人作业规划研究现状 |
| 1.2.3 遥操作机器人中的虚拟现实技术研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容及章节安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第二章 核环境下机器人系统方案与运动学分析 |
| 2.1 核退役工程任务与需求分析 |
| 2.1.1 核退役设备室和退役任务 |
| 2.1.2 核退役工程对机器人系统需求分析 |
| 2.2 核环境下机器人系统方案 |
| 2.2.1 机器人本体结构 |
| 2.2.2 机器人控制系统硬件 |
| 2.2.3 机器人控制系统功能 |
| 2.3 机器人作业任务分析与模式设计 |
| 2.3.1 机器人作业任务 |
| 2.3.2 机器人作业模式设计 |
| 2.4 机器人运动学模型与分析 |
| 2.4.1 核环境下机器人运动学模型 |
| 2.4.2 机器人正运动学分析 |
| 2.4.3 机器人逆运动学分析 |
| 2.4.4 机器人运动学仿真验证 |
| 2.4.5 机器人工作空间分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机器人避障路径规划与管道拆解自主作业规划 |
| 3.1 基于包围盒的碰撞检测方法研究 |
| 3.1.1 碰撞检测方法分析和选择 |
| 3.1.2 基于包围盒法的碰撞检测数学建模 |
| 3.1.3 碰撞检测算法流程 |
| 3.2 基于改进RRT*算法的避障路径规划 |
| 3.2.1 基本RRT算法 |
| 3.2.2 改进的RRT*算法 |
| 3.2.3 避障路径规划仿真实验与分析 |
| 3.3 管道拆解自主作业规划 |
| 3.3.1 管道拆解作业模式设计 |
| 3.3.2 管道拆解作业算法详述 |
| 3.3.3 自适应切割路径规划 |
| 3.3.4 自适应切割路径仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 罐体拆解与废料回收自主作业规划 |
| 4.1 人机混合作业模式设计 |
| 4.2 罐体拆解自主作业规划 |
| 4.2.1 拱顶切割作业规划 |
| 4.2.2 罐壁切割作业规划 |
| 4.2.3 罐底切割作业规划 |
| 4.2.4 罐体切割作业仿真 |
| 4.3 基于遗传算法优化的废料回收自主作业规划 |
| 4.3.1 废料回收轨迹规划 |
| 4.3.2 遗传算法原理与求解过程 |
| 4.3.3 废料回收自主作业仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 核环境下机器人自主作业系统平台开发与验证 |
| 5.1 基于虚拟现实的自主作业控制平台搭建 |
| 5.1.1 人机交互设计 |
| 5.1.2 三维模型创建 |
| 5.2 机器人作业任务规划 |
| 5.3 机器人自主作业规划仿真验证 |
| 5.3.1 管道自主拆解作业仿真 |
| 5.3.2 罐体拆解人机混合作业仿真 |
| 5.3.3 废料回收人机混合作业仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）核电动力机械手遥操作控制系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、来源及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 核电动力机械手研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 核电动力机械手遥操作系统研究现状 |
| 1.3.1 机器人防核辐射技术 |
| 1.3.2 遥操作系统概述 |
| 1.3.3 遥操作系统关键技术 |
| 1.3.4 遥操作系统国外研究现状 |
| 1.3.5 遥操作系统国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容概括 |
| 第二章 核电动力机械手运动学建模与分析 |
| 2.1 核电动力机械手结构 |
| 2.2 机械手建模数学基础 |
| 2.2.1 位姿描述 |
| 2.2.2 坐标变换 |
| 2.3 机械臂运动学建模 |
| 2.3.1 机械臂运动学正解 |
| 2.3.2 机械臂运动学逆解 |
| 2.4 机械臂正逆运动学仿真验证 |
| 2.5 机械臂工作空间分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 核电动力机械手控制系统 |
| 3.1 控制系统总体方案 |
| 3.2 控制系统硬件系统设计 |
| 3.2.1 NC610 控制器和GRP-3000 示教器 |
| 3.2.2 伺服系统 |
| 3.2.3 C981 和C911 防辐射摄像头 |
| 3.2.4 主回路电气原理图 |
| 3.3 控制系统软件设计 |
| 3.3.1 软件设计要求 |
| 3.3.2 软件功能 |
| 3.3.3 软件结构 |
| 3.4 下位机运动控制系统 |
| 3.4.1 硬件系统结构 |
| 3.4.2 软件开发环境 |
| 3.4.3 人机交互界面设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 上位机遥操作系统 |
| 4.1 上位机遥操作系统硬件设计 |
| 4.1.1 硬件系统框架 |
| 4.1.2 研华工控机 |
| 4.1.3 PXN-2113 遥操作手杆 |
| 4.1.4 交换机 |
| 4.2 上位机遥操作系统软件设计 |
| 4.2.1 软件结构 |
| 4.2.2 系统功能模块开发 |
| 4.2.3 人机交互界面设计 |
| 4.3 通信系统设计 |
| 4.3.1 TCP/IP通信协议 |
| 4.3.2 通信系统方案 |
| 4.3.3 程序实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 系统集成与试验 |
| 5.1 遥操作控制系统测试平台搭建 |
| 5.2 下位机运动控制系统试验 |
| 5.2.1 单轴点动 |
| 5.2.2 多轴联动 |
| 5.2.3 示教功能 |
| 5.2.4 数据监控 |
| 5.3 上位机遥操作系统试验 |
| 5.3.1 通信测试 |
| 5.3.2 遥操作功能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文及学术成果 |
（4）面向核环境的移动机器人多放射源搜索策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 核环境移动作业机器人研究现状 |
| 1.3 复杂环境机器人感知技术研究现状 |
| 1.3.1 几何障碍场建模研究现状 |
| 1.3.2 核辐射场建模研究现状 |
| 1.4 机器人自主环境探索技术研究现状 |
| 1.4.1 机器人自主探索策略研究现状 |
| 1.4.2 机器人路径规划研究现状 |
| 1.5 相关研究现状分析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 面向寻源任务的机器人设计与防辐射研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 移动机器人结构组成及运动学建模 |
| 2.2.1 移动机器人本体机构组成 |
| 2.2.2 移动平台的运动学模型 |
| 2.2.3 移动机械臂的正运动学模型 |
| 2.2.4 基于微动操作的逆运动学模型 |
| 2.3 移动机器人软件控制框架研究 |
| 2.3.1 基于ROS的遥操作软件控制框架 |
| 2.3.2 自主行为决策软件控制框架 |
| 2.4 移动机器人核防护加固技术 |
| 2.4.1 机器人组件辐照损伤测试 |
| 2.4.2 辐射屏蔽材料的选择 |
| 2.4.3 机器人核辐射加固设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 稀疏测量下多点放射源预测研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机器人寻源问题描述及经典粒子滤波缺陷 |
| 3.2.1 面向多峰辐射环境的寻源问题描述 |
| 3.2.2 经典粒子滤波算法及其应用局限 |
| 3.3 基于PSPF的多点放射源状态预测算法 |
| 3.3.1 PSPF算法的整体预测结构 |
| 3.3.2 多层序贯粒子群结构及峰值抑制预测 |
| 3.3.3 重要性重采样及状态估计模块 |
| 3.3.4 仿真实验验证及结果分析 |
| 3.4 基于GAUSSIAN过程的残差在线修正算法 |
| 3.4.1 基于高斯过程的强度残差回归方法 |
| 3.4.2 基于残差回归的强度及位置校正策略 |
| 3.4.3 预测尺度自适应调节策略 |
| 3.4.4 仿真实验及结果比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 面向未知环境的放射源搜索策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混合地图构建及多模探索效益研究 |
| 4.2.1 多层次混合效益地图构建 |
| 4.2.2 基于八叉树的几何环境构建及障碍检测 |
| 4.2.3 几何环境的效益评价模型 |
| 4.2.4 辐射环境的效益评价模型 |
| 4.3 基于RRT*的多目标寻源策略及规划方法 |
| 4.3.1 基于改进RRT*的寻源轨迹规划研究 |
| 4.3.2 基于多源信息效益的轨迹累积评价模型 |
| 4.3.3 耦合场多目标搜索整体算法设计及分析 |
| 4.4 基于GAZEBO与 ROS的联合仿真及算例 |
| 4.4.1 联合仿真平台的搭建 |
| 4.4.2 未知辐射环境下的寻源算法仿真 |
| 4.4.3 对比仿真实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 防辐射机器人的多源搜索实验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 防辐射机器人寻源实验系统搭建 |
| 5.2.1 多类型感知-决策模块的搭建 |
| 5.2.2 基于G-M传感器的强度采集及处理 |
| 5.2.3 基于无线网卡的强度采集及处理 |
| 5.3 多峰耦合辐射场状态预测的实验验证 |
| 5.3.1 实验设置 |
| 5.3.2 PSPF算法的验证实验 |
| 5.3.3 GP-PSPF算法对比实验 |
| 5.4 机器人自主寻源-探索策略验证实验 |
| 5.4.1 实验设置 |
| 5.4.2 大范围障碍场景下的自主寻源实验 |
| 5.4.3 杂乱障碍场景下的自主寻源实验 |
| 5.4.4 走廊障碍场景下的自主寻源实验 |
| 5.4.5 自主寻源实验小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）聚变堆真空室维护重载机器人CMOR若干关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景、意义及目的 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题意义及目的 |
| 1.2 遥操作国内外研究现状 |
| 1.2.1 遥操作系统的国外研究现状 |
| 1.2.2 遥操作系统的国内研究现状 |
| 1.3 机械臂系统算法研究现状 |
| 1.3.1 机械臂运动学算法概述 |
| 1.3.2 机械臂运动学参数标定算法概述 |
| 1.3.3 多自由度机械臂运动学算法概述 |
| 1.3.4 机械臂碰撞算法概述 |
| 1.4 课题来源及本文主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源及面临的问题 |
| 1.4.2 研究的内容 |
| 第2章 多功能重载机械臂CMOR系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CMOR系统的构成 |
| 2.3 CMOR系统的维护方式 |
| 2.4 CMOR系统的运动学研究 |
| 2.4.1 标准DH建模法 |
| 2.4.2 CMOR系统运输臂运动学 |
| 2.4.3 CMOR系统末端双臂机器人运动学 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于动态蚁群算法的CMOR运输臂运动学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CFETR的数学模型 |
| 3.3 无约束的运输臂运动学算法 |
| 3.3.1 动态ACO算法 |
| 3.3.2 基于动态ACO的运动学算法 |
| 3.4 有约束的运输臂运动学算法 |
| 3.4.1 基于灰度值的碰撞检测算法 |
| 3.4.2 基于灰度值和动态ACO的运动学算法 |
| 3.5 仿真实验与结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于几何特征的CMOR末端双臂运动学参数标定 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几何特征拟合 |
| 4.2.1 法平面拟合 |
| 4.2.2 轨迹圆拟合 |
| 4.2.3 公垂线拟合 |
| 4.3 基于几何特征的运动学参数标定算法 |
| 4.3.1 利用几何法拟合圆和法向量 |
| 4.3.2 3σ法则 |
| 4.3.3 建立几何DH模型 |
| 4.3.4 运动学参数与几何特征关系 |
| 4.4 实验平台 |
| 4.5 实验结果及结论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于PCA的CMOR末端双臂碰撞感知器的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 感知器设计原理 |
| 5.3 PCA算法简介 |
| 5.4 感知器 |
| 5.4.1 logistic回归 |
| 5.4.2 优化器 |
| 5.4.3 学习率 |
| 5.5 基于PCA的碰撞感知器算法 |
| 5.6 仿真平台及感知器训练 |
| 5.6.1 matlab与vrep联合仿真平台 |
| 5.7 仿真及结论 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结 |
| 6.1 主要技术难点 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 补充材料 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）基于力觉引导的空间载荷遥操作系统的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间遥操作系统研究现状 |
| 1.2.2 力反馈双边控制方法研究现状 |
| 1.2.3 基于虚拟夹具的力觉引导方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
| 第二章 遥操作系统总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统功能需求分析 |
| 2.3 空间机器人遥操作系统设计 |
| 2.3.1 系统总体框架 |
| 2.3.2 主端遥操作子系统 |
| 2.3.3 从端机器臂子系统 |
| 2.4 遥操作系统通信机制 |
| 2.5 遥操作系统交互设备的映射控制 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 基于波变量的时域无源双边遥操作控制方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无源控制理论 |
| 3.3 基于波变量的控制方法研究 |
| 3.3.1 传统波变换控制结构 |
| 3.3.2 改进波变换控制结构 |
| 3.3.3 Simulink仿真及结果分析 |
| 3.4 基于波变量的时域无源控制方法研究 |
| 3.4.1 基于改进波变量的时域无源双端口系统的建模 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 基于虚拟夹具的力觉引导方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 虚拟夹具原理介绍 |
| 4.3 机器人的虚拟引导力建模 |
| 4.3.1 包围盒模型 |
| 4.3.2 基于人工势场法的虚拟夹具 |
| 4.3.3 圆锥体虚拟夹具 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 遥操作系统实验与系统性能评估研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验平台搭建 |
| 5.3 擦玻璃实验 |
| 5.4 插孔实验 |
| 5.5 遥操作任务性能评估研究 |
| 5.5.1 擦玻璃实验性能评估 |
| 5.5.2 插孔实验性能评估 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）基于MR的巡视探测遥操作场景建模及交互技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混合现实技术发展 |
| 1.2.2 巡视器遥操作及场景建模 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 混合现实遥操作平台设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 混合现实平台软件与硬件支持 |
| 2.2.1 场景仿真软件 |
| 2.2.2 混合现实设备 |
| 2.3 MR遥操作平台的场景重建与多人交互 |
| 2.3.1 遥操作巡视探测场景重建 |
| 2.3.2 MR空间多人交互同步 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 巡视探测遥操作场景重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维场景信息处理 |
| 3.2.0 探测器模型导入与处理 |
| 3.2.1 探测地形点云数据采集及预处理 |
| 3.2.2 障碍地形特征信息提取 |
| 3.3 地形障碍按通行性显示方案 |
| 3.3.1 地形障碍描述 |
| 3.3.2 地形通行性分类及显示 |
| 3.4 遥操作探测场景建模 |
| 3.4.1 DEM数据在仿真软件中地形生成 |
| 3.4.2 Unity地形障碍数据融合 |
| 3.5 遥操作场景数据库构建 |
| 3.5.1 场景数据结构定义 |
| 3.5.2 地形数据提取与写入 |
| 3.5.3 MR场景数据存储与加载流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 混合现实遥操作人机交互设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混合现实作业要素设计 |
| 4.2.1 MR基本场景设计 |
| 4.2.2 虚拟警示设计 |
| 4.2.3 作业进程指示 |
| 4.2.4 三维虚拟标签 |
| 4.3 混合现实端通讯网络设计 |
| 4.3.1 多人视角共享设计 |
| 4.3.2 MR端与计算端通讯 |
| 4.3.3 多人交互消息协议设计 |
| 4.4 人机交互控制及作业流程 |
| 4.4.1 混合现实交互控制 |
| 4.4.2 可视化任务添加方法 |
| 4.4.3 多人MR遥操作作业流程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 混合现实遥操作平台测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混合现实遥操作平台环境 |
| 5.3 混合现实遥操作系统实验效果分析 |
| 5.3.1 实验设置 |
| 5.3.2 实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 今后的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）面向操作任务的机器人交互系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 机器人远程人机交互系统综述 |
| 1.2.2 机器人交互系统总体设计方案综述 |
| 1.2.3 操作任务的运动规划综述 |
| 1.2.4 机器人操作员软件设计综述 |
| 1.2.5 国内外文献综述的总结 |
| 1.3 课题的主要研究内容 |
| 第2章 机器人交互系统总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 需求分析 |
| 2.3 交互系统总体架构方案设计 |
| 2.3.1 交互系统平台搭建 |
| 2.3.2 系统总体架构设计 |
| 2.4 机器人运动学分析 |
| 2.4.1 全身关节运动学分析 |
| 2.4.2 移动平台运动学分析 |
| 2.4.3 全身运动策略 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 面向操作任务的运动规划方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于任务分解的运动规划方法 |
| 3.2.1 任务分解规划概述 |
| 3.2.2 操作任务分解与分类 |
| 3.3 典型操作任务运动约束关系 |
| 3.3.1 开门任务运动约束分析 |
| 3.3.2 拧阀门任务运动约束分析 |
| 3.3.3 运动规划的其他约束 |
| 3.4 操作任务运动规划实施方法 |
| 3.4.1 避碰路径规划算法 |
| 3.4.2 具体实施方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 机器人交互软件设计与实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 人机交互软件界面设计 |
| 4.2.1 交互界面设计原则 |
| 4.2.2 层次化主控界面设计 |
| 4.2.3 辅助界面设计 |
| 4.2.4 三维显示与仿真界面搭建 |
| 4.3 人机交互软件功能节点设计 |
| 4.3.1 关节控制节点设计 |
| 4.3.2 基于摇杆的便捷遥操作节点设计 |
| 4.3.3 任务规划关键节点设计 |
| 4.3.4 虚拟场景模型节点设计 |
| 4.3.5 状态节点设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 机器人交互系统仿真研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 任务仿真平台搭建及流程 |
| 5.2.1 仿真平台搭建 |
| 5.2.2 仿真流程设计 |
| 5.3 交互系统仿真 |
| 5.3.1 非任务模块仿真和操作灵活性可视化 |
| 5.3.2 开门任务综合仿真 |
| 5.3.3 拧阀门任务综合仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
（9）空天运输遥操作系统净评估与可信度认定研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的和意义 |
| 1.2 空天运输遥操作系统发展现状 |
| 1.3 航天信息系统故障导致的灾难 |
| 1.4 信息系统质量评估国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 论文研究内容与结构安排 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 结构安排 |
| 第二章 遥操作系统净评估理论基础 |
| 2.1 信息系统可信性定义 |
| 2.1.1 面向用户主体的定义 |
| 2.1.2 面向系统客体的定义 |
| 2.2 信息系统质量模型 |
| 2.2.1 面向过程的系统质量模型 |
| 2.2.2 面向产品的系统质量模型 |
| 2.3 信息系统相关的标准 |
| 2.3.1 国际通用标准 |
| 2.3.2 国家军用标准 |
| 2.4 净评估理论 |
| 2.4.1 净评估的内涵及特性 |
| 2.4.2 净评估研究现状 |
| 2.5 探月工程嫦娥系列任务遥操作系统介绍 |
| 2.5.1 业务流程介绍 |
| 2.5.2 质量控制措施 |
| 2.6 遥操作系统净评估要素 |
| 2.6.1 战略自动化 |
| 2.6.2 文本数据挖掘 |
| 2.6.3 形式化方法 |
| 2.6.4 软件测试 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 遥操作系统净评估指标体系构建及其形式化规约 |
| 3.1 形式化方法—Z语言 |
| 3.2 遥操作系统净评估指标体系结构的形式化规约 |
| 3.3 遥操作系统净评估指标内容及其形式化规约 |
| 3.3.1 软件过程文档 |
| 3.3.2 国家军用软件标准 |
| 3.3.3 空天运输遥操作系统领域特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 遥操作系统可信证据采集平台 |
| 4.1 动态可信证据采集 |
| 4.1.1 功能类可信证据采集 |
| 4.1.2 性能类可信证据采集 |
| 4.2 静态可信证据采集 |
| 4.2.1 源代码类可信证据采集 |
| 4.2.2 文档类可信证据采集 |
| 4.2.3 环境类可信证据采集 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 净评估指标权重计算 |
| 5.1 指标赋权法 |
| 5.1.1 单一赋权法 |
| 5.1.2 单一赋权法的组合方法 |
| 5.2 遥操作系统净评估指标赋权方法 |
| 5.2.1 AHP和 EWM的组合优化 |
| 5.2.2 不同赋权方法对比指标 |
| 5.3 构建对比判断矩阵的工程方法 |
| 5.3.1 航天信息资源国产化 |
| 5.3.2 航天系列任务信息传承与长期保存 |
| 5.3.3 知识本体构建评估知识库 |
| 5.3.4 空天运输遥操作系统净评估虚拟仿真环境 |
| 5.4 遥操作系统净评估指标赋权 |
| 5.4.1 权重计算 |
| 5.4.2 结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 遥操作系统净评估 |
| 6.1 空天运输遥操作系统的设计和实现 |
| 6.1.1 开发环境搭建 |
| 6.1.2 跨平台系统设计 |
| 6.2 嫦娥四号遥操作系统实际工程应用 |
| 6.3 嫦娥五号遥操作系统净评估 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 A Z语言词汇表 |
| 附录 B 探月工程嫦娥系列任务 |
| 附录 C 开源的证据采集工具 |
| 附录 D 常见的指标赋权方法 |
（10）配网带电作业机器人的临场感遥操作技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.1.3 课题来源 |
| 1.2 遥操作机器人研究现状 |
| 1.2.1 遥操作机器人的发展 |
| 1.2.2 带电作业遥操作机器人 |
| 1.3 遥操作技术的发展与现状 |
| 1.3.1 主从遥操作模式 |
| 1.3.2 力反馈和双边控制 |
| 1.3.3 VR虚拟现实技术发展 |
| 1.3.4 沉浸式临场感技术 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 第2章 配网带电作业机器人系统研究 |
| 2.1 配网带电作业机器人总体架构 |
| 2.1.1 总体架构概述 |
| 2.1.2 设计思路 |
| 2.2 遥操作机器人本体研究 |
| 2.2.1 运动学正解 |
| 2.2.2 运动学逆解 |
| 2.2.3 双臂的配置方式 |
| 2.3 遥操作系统设计与研究 |
| 2.3.1 遥操作主端力反馈设备 |
| 2.3.2 沉浸式VR双目立体视觉系统 |
| 2.3.3 通讯系统 |
| 2.3.4 基于V-rep仿真交互系统 |
| 第3章 图形力反馈和直接力反馈融合技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 图形力反馈 |
| 3.2.1 力度显示进度条 |
| 3.2.2 显示位置追踪 |
| 3.3 直接力反馈 |
| 3.3.1 反馈力值函数 |
| 3.3.2 反馈力向量 |
| 3.4 套筒安装实验与分析 |
| 3.4.1 实验设置 |
| 3.4.2 实验表现与分析 |
| 3.4.3 反馈力的分布与分析 |
| 3.4.4 末端运动速度分析 |
| 3.4.5 实验讨论 |
| 第4章 带电作业目标的识别定位与VR显示 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于YOLOv4的避雷器识别 |
| 4.2.1 数据集准备 |
| 4.2.2 网络训练 |
| 4.2.3 检测结果与讨论 |
| 4.3 基于稀疏视差的双目立体视觉测距 |
| 4.3.1 目标图像预处理 |
| 4.3.2 轮廓算子匹配算法 |
| 4.3.3 目标图像提取 |
| 4.3.4 立体视觉测距 |
| 4.4 相机标定和模型重建 |
| 4.4.1 双臂协作相机标定系统 |
| 4.4.2 坐标变换 |
| 4.4.3 模型三维重建 |
| 4.5 带电作业目标VR电场临场感显示 |
| 4.5.1 VR电场临场感显示原理 |
| 4.5.2 典型带电作业目标显示实例 |
| 4.6 稀疏视差双目相机测量法精度实验与分析 |
| 4.6.1 实验设置与原理 |
| 4.6.2 三维运动捕捉系统测量 |
| 4.6.3 基于提出算法的测量 |
| 4.6.4 实验结果讨论与分析 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法（论文参考文献）
- [1]用于虚拟现实的遥操作移动机器人快速环境构建方法的研究[D]. 原雪纯. 北京交通大学, 2021
- [2]核环境下机器人自主拆解作业规划研究[D]. 杨瑞. 江南大学, 2021(01)
- [3]核电动力机械手遥操作控制系统研究[D]. 张元昕. 江南大学, 2021(01)
- [4]面向核环境的移动机器人多放射源搜索策略研究[D]. 高文锐. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]聚变堆真空室维护重载机器人CMOR若干关键技术研究[D]. 张涛. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]基于力觉引导的空间载荷遥操作系统的研制[D]. 吴超. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]基于MR的巡视探测遥操作场景建模及交互技术研究[D]. 徐臻. 湖北工业大学, 2020(03)
- [8]面向操作任务的机器人交互系统研究[D]. 刘大翔. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]空天运输遥操作系统净评估与可信度认定研究[D]. 温晋杰. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [10]配网带电作业机器人的临场感遥操作技术研究[D]. 祝晶. 中国科学技术大学, 2020