[发明专利]一种空间遥操作虚拟环境模型的在线修正系统及方法

权利要求书

1.一种空间遥操作虚拟环境模型的在线修正系统，其特征在于：包括操作者、主端机器人、主端虚拟环境模型、从端机器人、检测修正模块和环境参数在线辨识模块，所述主端机器人用于将主端位置信号发送给主端虚拟环境模型，主端虚拟环境模型根据主端位置信号预估虚拟环境模型输出力信号，并将主端位置信号经通讯时延后驱动从端机器人运动；所述检测修正模块根据经通讯时延后的虚拟环境模型输出力信号与真实环境输出力，判断是否需要修正主端虚拟环境模型；所述环境参数在线辨识模块根据真实环境输出力与从端机器人真实位置信号，辨识出环境模型参数，经通讯时延后输入主端虚拟环境模型；所述主端虚拟环境模型根据所述环境模型参数更新主端虚拟环境模型参数。

2.一种空间遥操作虚拟环境模型的在线修正方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，主端机器人将主端位置信号x_m(t)发送给主端虚拟环境模型，用于预估虚拟环境模型输出力信号f_m(t)；

步骤2，主端位置信号x_m(t)经通讯时延T延迟后，形成从端位置信号x_m(t-T),用于驱动从端机器人运动；虚拟环境模型输出力信号f_m(t)经通讯时延延迟后，形成从端虚拟环境模型输出力信号f_m(t-T)，作为检测修正模块的输入，用于与真实环境输出力f_s(t-T)比较；

步骤3，从端位置信号x_m(t-T)输出到从端机器人，驱动从端机器人，产生真实环境输出力f_s(t-T)；从端机器人将从端机器人真实位置信号x_s(t-T)与真实环境输出力f_s(t-T)输入检测修正模块；

步骤4，检测修正模块根据输入的从端虚拟环境模型输出力信号f_m(t-T)与真实环境输出力f_s(t-T)，判断是否需要修正主端虚拟环境模型，当需要修正时，将从端机器人真实位置信号x_s(t-T)与真实环境输出力f_s(t-T)输入环境参数在线辨识模块；

步骤5，环境参数在线辨识模块根据输入的真实环境输出力f_s(t-T)与从端机器人真实位置信号x_s(t-T)，其中x_s(t-T)＝x_m(t-T)，得到输出力f_s表达式，以及k_s、b_s、m_s；

步骤6，从端辨识出的环境模型参数m_s、b_s、k_s经通讯时延延迟后，输入主端虚拟环境模型；

步骤7，主端虚拟环境模型接收到从端辨识的环境模型参数m_s、b_s、k_s，更新主端虚拟环境模型参数m_m、b_m、k_m；

步骤8，返回步骤1；

重复以上步骤，保证主端重构的虚拟环境模型与从端真实环境一致。

3.如权利要求2所述的一种空间遥操作虚拟环境模型的在线修正方法，其特征在于：所述步骤1中，虚拟环境模型采用经典的质量-阻尼-弹簧模型进行描述：

其中，f_m(t)是虚拟环境模型输出力信号，t是系统时间变量，m_m是环境质量，b_m是阻尼系数，k_m是弹性系数，是主端机器人速度信号，是主端机器人加速度信号。