雙邊遙操作系統(tǒng)是一種復(fù)雜的機(jī)器人系統(tǒng)，允許人們?cè)谶h(yuǎn)程或難以接近的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)它們可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括娛樂(lè)系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)械、無(wú)人機(jī)，甚至由醫(yī)生執(zhí)行的手術(shù)，這些醫(yī)生與患者的身體位置不同。使這些系統(tǒng)在成功執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)不那么復(fù)雜，是提高遙操作性能和體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。

 

　　一組國(guó)內(nèi)研究人員通過(guò)提出一種新的控制算法來(lái)解決這一挑戰(zhàn)，并證明了在保持其性能成功的同時(shí)降低雙邊遙操作系統(tǒng)的復(fù)雜性是可能的。
 

 

　　狀態(tài)收斂是機(jī)器人系統(tǒng)雙向遙操作的一種新型控制算法。首先，它在狀態(tài)空間上對(duì)遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)進(jìn)行建模，并考慮主從系統(tǒng)之間的所有可能交互。其次，它提出了一種簡(jiǎn)介的設(shè)計(jì)程序，該程序需要求解一組方程，以便計(jì)算雙邊回路的控制增益。這些設(shè)計(jì)條件是通過(guò)將主從錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換為自治系統(tǒng)并施加遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)的所需動(dòng)態(tài)行為而獲得的。結(jié)果，以明確定義的方式實(shí)現(xiàn)了主狀態(tài)和從狀態(tài)的收斂。

 

　　作者于今年9月在ieee和中國(guó)自動(dòng)化協(xié)會(huì)聯(lián)合出版的ieee/caa《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

 

　　作者將研究重點(diǎn)放在狀態(tài)收斂上，狀態(tài)收斂是一種廣泛應(yīng)用于遙操作系統(tǒng)建模和系統(tǒng)內(nèi)部交互的算法。本研究能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)收斂控制器提供的類似收斂行為，通過(guò)它，遙操作系統(tǒng)可以以一種自主的方式運(yùn)行，并在人類操作的“主”設(shè)備和“從”設(shè)備（執(zhí)行“主”遠(yuǎn)程命令的操作的設(shè)備或機(jī)器人）之間施加所需的動(dòng)態(tài)行為，同時(shí)減少跨通信通道發(fā)送的變量數(shù)量。

 

　　因?yàn)閷?dǎo)致了降低復(fù)雜度的狀態(tài)收斂算法，因此其被稱為復(fù)合狀態(tài)收斂控制器。為了在不存在通信時(shí)延的情況下驗(yàn)證所提出的方案，在單自由度遙操作系統(tǒng)上執(zhí)行了MATLAB仿真和半實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)。這些復(fù)合變量和力變量；通過(guò)嚴(yán)格遵循狀態(tài)收斂的方法，確實(shí)有可能以期望的方式實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的收斂。

 

　　與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)收斂相比，作者采用了一種不太復(fù)雜的混合狀態(tài)收斂算法，通過(guò)減少主從設(shè)備之間的通信信道數(shù)量，仍然達(dá)到了預(yù)期的效果，即遙操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。根據(jù)作者的說(shuō)法，在以前的研究中還沒(méi)有報(bào)道過(guò)復(fù)雜的狀態(tài)收斂方案。

 

　　然后，作者在模擬環(huán)境中用一個(gè)單自由度系統(tǒng)來(lái)測(cè)試和證明他們的理論，這個(gè)系統(tǒng)能夠完成設(shè)計(jì)的一種動(dòng)作作者還進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較好的暫態(tài)性能。

 

　　接下來(lái)，作者將繼續(xù)測(cè)試新系統(tǒng)承受不同條件的能力和潛力，并分析由參數(shù)不確定性得出的結(jié)果。這會(huì)使得無(wú)人機(jī)的操作更加簡(jiǎn)答快捷，同時(shí)能讓無(wú)人機(jī)有更多的拓展空間。