| 【中文题名】 | 基于视觉临场感遥操作机器人系统的研究 |
| 【英文题名】 | Research of Telerobotic System Based on the Video Telepresence |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-7 |
| 【中关键词】 | 遥操作机器人,视觉临场感,立体视觉,三维重建,虚拟现实,NASA-TLX |
| 【英关键词】 | Telerobot,Video Telepresence,Stereo Vision,3D Reconstruction,NASA-TLX evaluation system, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人> |
| 【论文摘要】 |
以主-从操纵机器人为核心的临场感遥操作系统可以在人难以靠近的高温、高压、强辐射、窒息等极限环境下进行复杂的操纵作业。操作者的操纵质量与对“从环境”信息(如力觉、视觉等)的真实获得能力密切相关。借助于遥操作系统提供视觉临场感和虚拟场景技术,不仅给操作人员提供了逼真的视觉信息,而且在一定程度使操作者实时地感知机器人与被操作物体的动态相互作用,从而完成复杂精密的操作任务。因此,进行“基于视觉临场感遥操作机器人系统的研究”具有十分重要的意义。
本文在对国内外遥操作机器人的视觉临场感系统进行研究分析的基础上,并且针对传统遥操作系统依靠单一视频反馈操作而普遍存在空间深度信息缺乏及图像传输延迟的问题,进而提出的基于三目立体摄像系统以及运用图像处理方法和虚拟现实技术,实现辅助遥操作的视觉系统设计方案,最终实现对其基于视觉临场感遥操作机器人系统的搭建,使操作者精确地把握作业环境的情况信息,从而及时、准确地发出与主观意图相一致的控制命令。
在对于视觉临场感遥操作系统的测评试验中,验证了这种具有高度临场感提示的操作方式与依靠单一视频反馈而进行的遥操作相比,可以有效地解决图像时延和空间深度的问题,并提高了工... |
| 【论文题纲】 |
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提要 |
4-7 |
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第一章 诸论 |
7-17 |
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1.1 研究的背景与意义 |
7-8 |
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1.2 遥操作机器人的概述 |
8-13 |
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1.2.1 主-从遥操作机器人 |
8-9 |
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1.2.2 基于 Internet 的遥操作机器人 |
9-10 |
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1.2.3 力觉、视觉临场感遥操作机器人 |
10-13 |
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1.3 遥操作研究中遇到的主要问题 |
13-14 |
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1.4 论文的主要内容 |
14-17 |
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1.4.1 论文研究中的关键性技术 |
14-15 |
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1.4.2 全文具体内容的安排 |
15-17 |
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第二章 遥操作机器人视觉临场感系统 |
17-27 |
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2.1 遥操作视觉系统的构成 |
17-18 |
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2.2 遥操作立体视觉系统 |
18-22 |
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2.2.1 立体视觉基本原理 |
18-21 |
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2.2.2 三目立体摄像系统 |
21-22 |
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2.3 视觉系统软件开发技术原理 |
22-26 |
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2.3.1 三维重建技术 |
22-23 |
|
2.3.2 虚拟现实技术 |
23-26 |
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2.4 本章小节 |
26-27 |
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第三章 图像处理及三维重建 |
27-35 |
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3.1 遥操作中的视觉识别与重建 |
27-28 |
|
3.2 算法基本流程图 |
28-29 |
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3.3 图像分割 |
29-30 |
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3.4 区域标记及分类识别 |
30-31 |
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3.5 轮廓提取及跟踪 |
31-33 |
|
3.6 作业对象三维重建 |
33-34 |
|
3.7 本章小节 |
34-35 |
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第四章 虚拟环境的建立及交互性检测 |
35-45 |
|
4.1 遥操作虚拟环境概述 |
35-36 |
|
4.2 OpenGL 系统介绍 |
36-39 |
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4.2.1 OpenGL 体系结构 |
37-38 |
|
4.2.2 OpenGL 内部工作流程 |
38-39 |
|
4.3 图形仿真模块的建立 |
39-42 |
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4.3.1 机器人三维模型的建立 |
39-41 |
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4.3.2 从手空间与模型空间的对应 |
41-42 |
|
4.4 虚拟环境中的交互动力学检测 |
42-44 |
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4.4.1 接触性碰撞检测 |
42-43 |
|
4.4.2 非接触性检测 |
43-44 |
|
4.5 本章小节 |
44-45 |
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第五章 基于视觉临场感系统的安全性测评试验 |
45-58 |
|
5.1 机器人试验系统构成 |
45-50 |
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5.1.1 从端遥操作机器人本体结构 |
46-47 |
|
5.1.2 电液控制子系统 |
47 |
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5.1.3 位移伺服控制子系统 |
47-48 |
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5.1.4 主手操纵装置 |
48-49 |
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5.1.5 临场感机器人系统 |
49-50 |
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5.2 试验作业任务设置 |
50-52 |
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5.2.1 试验的系统设置 |
50 |
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5.2.2 试验的任务内容 |
50-52 |
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作业任务如下 |
51-52 |
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5.3 安全性测评试验结果 |
52-57 |
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5.3.1 客观指标测评试验 |
52-53 |
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5.3.2 主观指标测评试验 |
53-55 |
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5.3.3 生理指标测评试验 |
55-57 |
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5.4 本章小节 |
57-58 |
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第六章 结论与展望 |
58-60 |
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6.1 本文结论 |
58-59 |
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6.2 今后需要进一步开展的研究内容 |
59-60 |
|
参考文献 |
60-64 |
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摘要 |
64-66 |
|
Abstract |
66-69 |
|
致谢 |
69 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384266 |
