遥操作机器人力反馈控制方法研究(2)
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 国外研究现状 在遥操作机器人中加入临场感技术之后，性能有了很大程度的提高，因此，美、日、德等国积极研发相关的技术，如力反馈技术、信息可视化技术、触觉反馈技术以及虚拟现实技术等。美国在临场感技术的研究上开始得最早，在很多领域都应用了临场感技术。最初，美国佐治亚理工学院设计了力反馈设备 PHANTOM，完成了抓取物体、装配组件等操作[3]。在医疗领域，2001年，美国医生操作一套名为 ZEUS 的系统，为一名法国患者操作了腹腔镜胆囊切除手术，成功地完成了世界上第一个远程手术[4]。上世纪 90年代，美国NASA 将临场感技术应用于空间遥操作机器人，深入研究新型空间遥操作机器人系统[5]。同样由于空间机器人的应用需求，德国建立了空间遥操作机器人 ROTEX研究平台[6]，提出对远程平台的预测技术和立体显示技术是目前处理大通信时延问题的有力手段，同时强调了虚拟环境的建模与修正问题。同期，为实现临场感遥操作系统，日本也制订了高级机器人研究计划[7-8]。临场感的概念最早由日本机器人专家 Tachi 验证[9]，在理想的临场感状态下，操作者和机器人是等效的，即临场感遥操作系统对于操作者和环境而言是完全透明的，操作者会有身临其境的感觉。带电作业人员在执行任务期间面临着潜在的电击风险和从工作地点摔落的危险，因此，日本也将力反馈技术应用到带电作业机器人中，第三代全自动带电作业机器人还能完成对环境的三文识别，智能化程度比较高。同样，西班牙也开展了带电作业系统 ROBTET的研制，整个系统由操作者和远程工作平台组成，操作者在室内通过操作主机械手来控制从机械手的运动，进而这套系统能够执行普通的带电文护程序，这其中涉及到的技术包括：立体视觉、语音命令识别、冲突检测以及虚拟力反馈等。该系统已经投入西班牙高达 69KV 电压等级的带电作业中。
1.2.2 国内研究现状 我国在遥操作机器人领域起步较晚，1992年，临场感遥操作机器人技术在国家 863计划自动化领域机器人技术主题中被作为关键技术进行研究。从 1992年开始，清华大学、国防科技大学、东南大学、哈尔滨工业大学以及中国科学院沈阳自动化研究所等单位陆续开展了临场感遥操作机器人关键技术的研究工作。 其中比较突出的成果有：上海交通大学研制了 DWR-I型遥操作高压带电作业机器人[10]；清华大学研制了大时延情况下的分布式遥操作系统[11]；哈尔滨工业大学研制的多传感器集成手爪实验系统[12]、医疗正骨机器人系统[13]、摇杆-转向架的月球机器人系统[14]、遥控弧焊实验系统[15]；东南大学开发了 HC01 型主从异构式遥操作机器人手控器[16]、建立了虚拟现实遥操作机器人系统的研究平台[17]、交互式遥操作机器人实验平台[18]；南开大学机器人与信息自动化研究所开发的 TFRP-0实验平台系统[19]、基于 QNX实时操作系统的遥操作机器人本地控制系统[20]；沈阳自动化研究所基于 Internet 设计了足球机器人遥操作系统[21]。
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