基于虚拟现实的危险作业机器人遥操作控制系统研究
为了保证电力系统的供电可靠性，在电力线路检修作业中大部分采用带电作业完成互感器磁柱清扫、带电断线、带电T接线、带电短接（更换）跌落保险等工作。在国家863计划的资助下所设计的危险作业机器人可以代替人在高电压、强辐射的条件下进行带电作业，我们本着科学严谨的态度对危险作业机器人控制系统进行了改进与完善，进行本课题的研究。
本课题将虚拟现实技术应用于危险作业机器人遥操作控制系统之中，有效地解决了遥操作控制过程中的“景深”问题，提高了危险作业机器人遥操作控制系统的智能性。论文主要包括危险作业机器人的结构组成介绍、作业机械臂的运动学分析、虚拟现实遥操作控制系统的软件实现、基于虚拟现实遥操作控制策略四部分。
首先介绍了危险作业机器人的组成及其结构。危险作业机器人由移动升降车体、作业机械臂、控制主手等部分构成。文章先对危险作业机器人主体进行了介绍，然后对绝缘防护设、专用工具部分的具体结构进行了详细的描述。
其次进行了作业机械臂的运动学分析。采用D-H建模的方法建立了作业机械臂的六个关节坐标系，并分别将其位置、姿态用坐标矩阵表示出来，然后通过矩阵变换、矩阵分解的方法求解作业机械臂的正解。通过解析的方式将作业机械臂逆解的解析表达式求出，用于主手信息的采集，然后运用轨迹插补算法推算作业机械臂的各关节运动角度，用于虚拟现实控制的编程。
然后介绍了危险作业机器人虚拟现实遥操作控制系统的软件实现。将虚拟现实遥操作控制系统分为三维作业场景模块和作业机械臂控制模块，其中三维作业场景模块是在VRP-Platform三维软件与MicrosoftVisualC++6.0编程软件交互编写而成，具有实时反映真实作业场景的功能;作业机械臂控制模块由OpenGL图形软件与MicrosoftVisualC++6.0合作编写而成，具有反映作业机械臂运动过程、位置、姿态的作用。
论文的最后对基于虚拟现实的遥操作控制策略进行了分析。将虚拟现实技术与危险作业机器人控制系统相结合，其中包括对虚拟现实遥操作技术进行了简要的介绍，其次对虚拟现实中三维物体的坐标定位技术进行了分析，然后介绍了虚拟现实控制系统的构成及其控制系统硬件的结构;最后将虚拟现实控制系统的工作方式分为四种，并分别对四种工作方式进行了介绍。
危险作业机器人;虚拟现实;遥操作控制系统;控制策略;运动学分析;软件开发
山东建筑大学
硕士
控制理论与控制工程
高诺
2013
中文
TP242;TP273
75
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）