导　　师： 蔡鹤皋;孙立宁

学科专业： H0202

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 哈尔滨工业大学

摘　　要： 　　本文在全面分析国内外已有成果的基础上，为保证远程遥操作的实时性及安全性，进行了大量的研究工作。 　　本文初始的工作主要集中于研究网络的特性。通过在遥操作中引入网络服务质量(QOS)的概念，应用时延、时延振荡、丢包和带宽作为QOS的参数，以INTERNET为主要研究对象进行了分析。INTERNET的时延在时域上表现出随机、无序的特点，网络状况可能不满足应用的需求，需要对QOS参数进行控制；本文分析了最新采样接口(HFS)、变比特率接口(VBR)及最大延迟接口(MDI)等几种常用的接口形式，并建立了它们的数学模型；同时，本文通过分别使用线性神经网络(LNN)和径向基函数网络(RBF)对网络时延进行预测，表明非线性的方法的预测效果更好。 　　本文通过使用JAVA，JAVA3D等工具，建立了医疗正骨系统的虚拟现实环境，通过使用离线编程和在线预测方法进行钻孔实验，将其引入网络遥操作中作为二维图像的补充和遥操作的预测器。正骨手术中，骨骼是系统的一个非规则体元素；采用CT切片的医学图像，通过使用VTK等工具实现了骨骼的三维重建，将其引入到虚拟现实环境中，建立了遥操作正骨的虚拟现实系统。 　　通过仿真测试表明，现有的波变量方法不能满足时延条件下医疗正骨遥操作系统的需求。因此，本文将预测技术引入波域中，得到了系统的稳定性及所需的主从位置跟踪精度。为避免由于从端系统与与预测模型的初始条件不一致，以及模型失配或者数字舍去误差导致的系统失稳，本文将改进的此方案；尽管多数情况下，基于波变量的预测能保证变化时延下系统的稳定性，可是，变化时延或者数字舍去误差都可能导致主从系统之间的位置飘移；因此位置校正器被设计用于调节波域能量以达到校正位置飘移的目的。通过使用C++和MATLAB等工具以及合理建立主、从系统及作业对象的数学模型，所有算法皆通过仿真及测试予以证明。整个方案运行于哈尔滨至广州的变化时延之下进行仿真测试实验，系统的稳定性、主从位置跟踪精度以及力反馈的真实度都验证了方案的正确性。最后，使用猪大腿及弹簧为作业对象进行了牵引复位运动的实验。 　　

关 键 词： 网络遥操作 时延 波变量 远程遥操作

分 类 号： [TP242.3 TP872.1]

领　　域： [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术] [自动化与计算机技术]