托卡马克内窥机械臂人机交互系统设计与轨迹规划研究

发布时间：2021-01-18 17:36

　　托卡马克装置是能产生大规模核聚变反应的超导核聚变反应堆，是受控核聚变研究走向实用的关键一步，也是实现能源可持续发展的重要手段之一。由于受高温、高真空和强辐射的环境影响，为保护人员的安全，托卡马克装置的维护必须采用机器人作业，但是要实现完全自主的机器人，以目前的技术还无法实现，因此研究有人参与的具备一定智能的人机交互系统具有重要的意义，可以帮助人类实现在高温、高真空、强辐射等极限环境下的复杂操作。为了能够实现对托卡马克腔第一壁的高效检测，需要为托卡马克内窥机器人设计一套人机交互系统，确保在安全完成检测任务的同时，减少人员的操作负担，提高工作效率。本文围绕托卡马克内窥机械臂人机交互系统的设计问题，提出了一套从任务规划到仿真，再到任务下发的完整系统。该系统设计引入了三维仿真技术与视频监控，实现了对内窥机械臂的远程监控。同时，利用虚拟仿真平台实现了任务预测仿真功能，可以在离线的模式下，实时仿真规划的任务，以提前预知规划结果，大大提高了系统的安全性，及时发现异常情况。不仅如此，为了提高工作效率，针对不同的任务目标，提出了多种操控模式。这样当需要时间上的优化和精确运动时，人机交互系统工作在自动模式... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

JET的三维仿真[12]

Fig.1-5 remote maintenance equipment for ITER blankets也采用了基于虚拟现实技术的三维仿真，用以提高远程操控的际交互性能。该三维仿真器主要有实时在线仿真、离线测试示教线直接控制虚拟仿真机械臂等功能，同时还提供碰撞检测、异常计算等功能[21]。

上海交通大学硕士学位论文 第二章 人机交互系统设计21图2-10 三维仿真显示Fig.2-10 The interface of the simulation为了保证机械臂安全工作，实现了一种安全区域与分级预警机制，机械臂末端速度可根据最短距离自适应调节。2.3.5 安全管理模块该模块主要负责人机交互系统的状态监控检测和应急处理，其中状态监控即包括系统的工作状态如工作模式、通讯状态、任务状态、外部设备连接状态，同时也包括内窥机械臂各关节角位置、速度及碰撞状态监控。开始读取标志位碰撞？故障？在线停止发送指令停止仿真示警生成日志停止发送指令停止仿真故障诊断发送停车发送停车结束急停？停止发送指令停止仿真发送紧急停车YNYNNYYN图2-11 安全管理程序流程图Fig.2-11 Safet

【参考文献】：
期刊论文
[1]核环境下的机器人研究现状与发展趋势[J]. 杨秀清,骆敏舟,梅涛.  机器人技术与应用. 2008(01)
[2]我国超导托卡马克的现状及发展[J]. 李建刚.  中国科学院院刊. 2007(05)
[3]核电站用机器人技术的发展[J]. 阎昌琪,李洪喜.  核动力工程. 1994(01)

硕士论文
[1]遥操作机器人系统的主—从双向伺服控制方法研究[D]. 宋鸿亮.吉林大学 2007



本文编号：2985359