核电站机器人一些关键问题的研究

本课题拟研究核电站遥操作机器人系统所存在的一些主要基础问题。首先，根据ISS和IOS概念，给出遥操作主从机器人控制系统的稳定性条件，进而根据稳定性条件给出控制器设计的基本准则，提出新的控制方法；其次，将提高系统透明性问题转化为一个"显式"（explicit）优化问题来对待。与此同时，探索新的方法去补尝或消除机械手的不利因素，改进系统的动力学特性，从而提高整个系统的透明性；再次,研究如何把操作者的远程控制和从机器人的自主作业融合起来,使系统能在不同的控制模式之间有效地转换；另外,研究增强虚拟现实的方法，将从端的视频信息和力反馈信息实时地送入主端虚拟模型中，对虚拟仿真进行在线修正，以提高操作者对远程作业环境的临场感；最后，在实验室或核电站现场对一些研究结果和算法进行相应的实验验证。

核电站遥操作机器人系统的研究难点主要体现在信道环境差、系统时延时变非对称、能源补给/系统维护困难、平均无故障时间(MTBF)低等方面。以上的一些特点和约束使得传统的遥操作控制方法难以胜任此复杂工作环境，也可能导致系统稳定性不能满足要求，这就需要我们提出新的力反馈和稳定性遥操作控制方法。本项目的研究针对核电站遥操作机器人所面临的以上难题，提出一套比较完整和系统的机器人控制器设计方法，并将理论结果进行测试。具体研究成果包括非对称延迟网络化系统控制算法、波变量力反馈算法、自适应共享控制器、容错控制算法、信息增强方法等，给核电站机器人的高容错和高透明力反馈遥操作控制系统设计提供了理论支撑。