機(jī)器人遙操作是實(shí)現(xiàn)有害或危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)的有力手段，是遙科學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分。它研究的主要內(nèi)容是人類(lèi)與機(jī)器人如何合作，使人類(lèi)能在遠(yuǎn)離活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的地點(diǎn)，完成和參與現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)，使人類(lèi)能夠遠(yuǎn)離那些不利于、不允許人類(lèi)在其中生存和工作的環(huán)境，遠(yuǎn)距離地完成和參與在那些環(huán)境中進(jìn)行的活動(dòng)。
機(jī)器人遙操作系統(tǒng)的最大問(wèn)題是信息傳輸過(guò)程中的不確定延時(shí)，亂序丟包等，從而給系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性造成很大的影響。從遠(yuǎn)程控制的體系結(jié)構(gòu)方面關(guān)于機(jī)器人遙操作的研究成果可分為三類(lèi)：預(yù)測(cè)顯示/控制、雙向控制和遙編程。這些方法在很大的程度上解決了機(jī)器人遙操作系統(tǒng)最初所提出來(lái)的任務(wù)。然而，隨著應(yīng)用的不斷深入人們發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)實(shí)的需要。其中最突出的問(wèn)題是：當(dāng)機(jī)器人處于動(dòng)態(tài)的非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的時(shí)候，由于很難對(duì)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行建模，再加上原有的問(wèn)題使得遙操作的效果很不理想。為此，人們提出了許多思路。例如基于行為的控制方法，基于事件的方法，混雜控制方法等。其中基于事件的方法由于采用了非時(shí)間基的時(shí)鐘來(lái)推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，從而巧妙地繞開(kāi)了信息傳輸?shù)牟淮_定時(shí)延并保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；谛袨榈目刂品椒▌t針對(duì)不同的機(jī)器人行為定義與其對(duì)應(yīng)的傳感信息輸入，并制定了相應(yīng)的控制律。這種方法能夠使機(jī)器人靈活地對(duì)變化的環(huán)境作出反映?；祀s控制則是在基于行為的控制方法的基礎(chǔ)上既考慮了動(dòng)態(tài)的非結(jié)構(gòu)環(huán)境也考慮了在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的性能指標(biāo)的方法。
本文在基于事件控制的基礎(chǔ)上，采用混雜系統(tǒng)既需要對(duì)―究對(duì)象！觀信息進(jìn)行把握同時(shí)端她能則稱(chēng)服中的變遷集合在//態(tài)下?tīng)顟B(tài)使bookmark3的狀態(tài)反饋控制綜合來(lái)提高原有遙操作系統(tǒng)的機(jī)器人反應(yīng)行為。
2基于事件控制的遙操作（event基于事件的規(guī)劃與控制是由談自忠和席寧于1993年前后提出的。最初是用于多機(jī)器人協(xié)作，最近又應(yīng)用于遙操作和網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人控制。其理論的基本點(diǎn)在于引入一個(gè)不同于時(shí)間的新運(yùn)動(dòng)參變量，該變量隨控制過(guò)程的進(jìn)行而更新，實(shí)時(shí)的傳感信息是這種更新的依據(jù)。系統(tǒng)的理想輸出是此參量的函數(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)規(guī)劃器實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)的目標(biāo)輸出值，使得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃過(guò)程成為實(shí)時(shí)過(guò)程，具有了自適應(yīng)的特性，更利于得到優(yōu)良控制效果。
對(duì)于引入遙操作系統(tǒng)中的基于事件控制，由于選取的新運(yùn)動(dòng)參量為時(shí)間t的非減函數(shù)從而巧妙地避開(kāi)了變化時(shí)延。因?yàn)樵谶b操作中這種控制與規(guī)劃思想的表現(xiàn)是“走走停?！保瑱C(jī)器人在沒(méi)有獲得操作者的下一個(gè)指令之前，一直處于靜止?fàn)顟B(tài)。它實(shí)際上假定機(jī)器人的靜止代表著其運(yùn)行的環(huán)境也不發(fā)生改變。然而，隨著應(yīng)用的不斷拓廣，要求機(jī)器人在動(dòng)態(tài)變化的，非結(jié)構(gòu)環(huán)境下完成特定任務(wù)越來(lái)越多，這種條件下原有的基于事件遙操作顯然不能滿足需要。
3.1混雜系統(tǒng)隨著人們對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)原有的對(duì)各類(lèi)系統(tǒng)特別是人造大系統(tǒng)諸如智能高速公路，飛行控制系統(tǒng)，機(jī)器人控制等的認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。因?yàn)樵醒芯繉?duì)象是在“純粹”的假設(shè)下的模型。即要么是離散的，要么是連續(xù)的。（前者表現(xiàn)為自動(dòng)機(jī)，petri網(wǎng)。本文從略。僅討論它的基于事件特性。
在混雜petri網(wǎng)hp中，推進(jìn)系統(tǒng)前進(jìn)的時(shí)鐘是時(shí)間t的非減函數(shù)事件e（即e變遷），r+而不是時(shí)間t，這樣一來(lái)原有系統(tǒng)的所有的關(guān)于時(shí)間的變量的演化相應(yīng)地轉(zhuǎn)到關(guān)于事件的變量演化了。
有了上述說(shuō)明，我們定義基于事件的混雜petri網(wǎng)為ehp.在ehp上增加表示外部控制輸入的控制庫(kù)所（圖示中用小方框表示）和連接控制庫(kù)所與變遷的有向弧，便構(gòu)成了受控基于事件的混雜petri網(wǎng)模型ccehp）連接控制庫(kù)所和變遷的有向弧集合。cehp的狀態(tài)是指其狀態(tài)庫(kù)所的狀態(tài)，也就是構(gòu)成cehp的ehp的狀態(tài)。
某變遷的輸入庫(kù)所中如果至少包含一個(gè)控制庫(kù)所，稱(chēng)之為可控變遷；所有可控變遷構(gòu)成的集合稱(chēng)為可控變遷集合。記為tc=t，tc=3戶(hù)c，（pt）c.不屬于tc的變遷構(gòu)成了不可控變遷集合t=ttc.不可控變遷不能通過(guò)控制行為禁止。
狀態(tài)s=（m，x）下，變遷集合t在ehp中使機(jī)器人能。
1，稱(chēng)變遷t在控制下控制使能?？刂剖鼓?。cehp中的變遷集合t在控制u下，如果vt6都控制使能，則稱(chēng)變遷集合t！在控制u下控制使能。
t，如果在狀態(tài)s=（m，x）和控制u下，同時(shí)為狀態(tài)使能和控制使能時(shí)，稱(chēng)變遷集合t！在狀態(tài)s和控制u下使能，定義4：我們定義那些只要使能就觸發(fā)的變遷為強(qiáng)迫變遷tfor.（，s）表示定義1和定義2其中s是狀態(tài)集x中的任意狀態(tài)。
義本節(jié)內(nèi)容是在基于事件方向上的推廣。
4.1狀態(tài)反饋：u構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)h，其中/是定義在狀態(tài)集x上的全函數(shù)。
態(tài)s下?tīng)顟B(tài)使能，在控制/（s）下控制使能，則稱(chēng)變遷集合t！在狀態(tài)s下使能。
用/（s）代替§中的外部控制輸入u就構(gòu)成了狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)s：2tuexlx4.2極大不變謂詞定義6：給定的一個(gè)函數(shù)到集合0，1上的一個(gè)映射。定義在狀態(tài)集x上的全部謂詞構(gòu)成的集合記為i.則稱(chēng)q是（t，e，t/r）不變的。
（wpt（q）和wlpt（q）分別是謂詞q在變遷t下的最弱預(yù)條件和最弱自由預(yù)條件。相關(guān)的定義請(qǐng)變謂詞是一定存在的?？梢酝ㄟ^(guò)上述定義7的公式迭代求出。所求出的這個(gè)最終的（tu，e，t/r）不變謂詞就是所要求的極大不變謂詞。定義該極大不變謂詞與系統(tǒng)的輸入函數(shù)等價(jià)，則構(gòu)成極大不變謂詞的狀態(tài)反饋函數(shù)。
f2是操作者做出的決策所施加的力，d！1是該決策對(duì)應(yīng)的期望距離值。d1是經(jīng)過(guò)檢測(cè)的合法的期望距離值。d2是實(shí)際的處于領(lǐng)先的機(jī)器人與障礙物之間的距離值，d3表示兩個(gè)障礙物的先后關(guān)系。f1是實(shí)際距離值對(duì)應(yīng)的反作用力。t是控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)的命令。
方框filter是專(zhuān)門(mén)用來(lái)對(duì)用戶(hù)的命令進(jìn)行檢查的，以防止“不安全”的命令。為了驗(yàn)證我們的想法，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)：操作者通過(guò)游戲桿（經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)）發(fā)送距離值給機(jī)器人。使機(jī)器人跟蹤其前方的兩個(gè)以變化速度向前運(yùn)動(dòng)的障礙物，并與最快的障礙物保持該距離值。同時(shí)機(jī)器人將它與被跟蹤對(duì)象的距離值反饋給游戲桿（經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)）系統(tǒng)方框圖這里，為了便于表示。我們將整個(gè)系統(tǒng)分成三部分了，實(shí)線部分代表運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人及障礙物系統(tǒng)，是離散部分。petri網(wǎng)各部分表示意義如下：的機(jī)器人，t1：接收到機(jī)器人與障礙物之間的實(shí)際距離。t2：游戲桿表現(xiàn)的反作用力，t3：操作者發(fā)出的決策力，t4：將決策力轉(zhuǎn)換成期望的距離值，t5：檢測(cè)操作者的命令是否“安全”，t6：發(fā)出命令，t7：決定是否減速，t9：縱向運(yùn)動(dòng)（保持距離）t10，t11：開(kāi)始橫向運(yùn)動(dòng)（跟蹤運(yùn)動(dòng)快的障礙物），t12，t13：橫向運(yùn)動(dòng)結(jié)束t14：機(jī)器人收集現(xiàn)場(chǎng)信息，t15：將機(jī)器人與障礙物之間的距離信息發(fā)送出去，t16：障礙物與機(jī)器人之間的距離比較，pi，p2：兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的障礙物，p3，p4：跟蹤障礙物的機(jī)器人。
圓圈內(nèi)數(shù)字之間是相互對(duì)應(yīng)的。例如：①對(duì)應(yīng)①，從而整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)。
根據(jù)這個(gè)機(jī)器人的混雜pelri網(wǎng)圖，我們就很容易地用謂詞表示我們實(shí)驗(yàn)的要求（要求：動(dòng)態(tài)跟蹤這兩個(gè)障礙物中較快的那個(gè)，并與之保持操作者所要求的距離）。
其中，c（p）（=12）表示機(jī)器人如果以某一運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到對(duì)方所需的事件數(shù)（用這種事件數(shù)表示障礙物與機(jī)器人的距離值）。c（p）（=3，4）表示機(jī)器人與障礙物之間要保持的距離在某一速度下所需的事件數(shù)。
不變時(shí)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人的固有頻率是隨著運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化而變化的；②機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)固有頻率明顯下降的可能，因而導(dǎo)致機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能變差；③在末端的運(yùn)動(dòng)軌跡形狀與運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的情況下，若初始位形發(fā)生改變，則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人固有頻率的變化規(guī)律也將隨之發(fā)生改變，因此可以通過(guò)改變機(jī)器人的初始位形來(lái)提高機(jī)器人在整個(gè)工作過(guò)程中的固有頻率。
在結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)柔性機(jī)器人固有頻率的影響變得十分顯著。對(duì)于不具有冗余剛性自由度的柔性機(jī)器人而言，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)的調(diào)整是十分困難的。但在實(shí)際應(yīng)用中，某些機(jī)器人在正式投入使用之前，其與工作目標(biāo)之間的相對(duì)位置在一定范圍內(nèi)是可以調(diào)整的，并非不能改變。因此，本文對(duì)提高這些初始位形可變的柔性機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的固有頻率進(jìn)行了研究，提出了通過(guò)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的初始位形來(lái)適當(dāng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)參數(shù)從而提高系統(tǒng)固有頻率以改善機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能的方法，并且給出了相應(yīng)的算法。這種方法可以在機(jī)器人投入使用之前離線計(jì)算，從而找到一個(gè)能使機(jī)器人在執(zhí)行給定任務(wù)的過(guò)程中具有較好工作性能的初始位形。該方法在實(shí)際應(yīng)用中容易實(shí)現(xiàn)，還可以很方便地與現(xiàn)有的各種柔性機(jī)器人控制方法相結(jié)合，從而起到更好的控制效果。
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