生物启发的远程操作控制:统一的快速跟踪,合规和安全的交互
Chuang Cheng1, Haoran Xiao1, Wei Dai1
1The College of Intelligence Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|September 26, 2025
概括
本研究介绍了一种生物启发的远程操作控制 (BITC) 方法. 通过整合人类反射和非线性流体特性,BITC提高了机器人的安全性和响应性,改善了跟踪和交互.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 控制系统 控制系统
- 人与计算机的交互
背景情况:
- 机器人远程操作面临着跟踪速度和安全之间的权衡.
- 高刚度控制器提供速度,但可能会产生不安全的交互.
- 低度控制器可以确保安全性,但会降低响应能力.
研究的目的:
- 开发一种新的远程操作控制方法,解决速度-遵守-安全冲突.
- 整合生物灵感机制,以增强机器人交互.
- 通过统一的控制来提高整体远程操作性能.
主要方法:
- 提出了一种生物启发的远程操作控制 (BITC) 方法.
- 集成的人类撤回反射机制和剪切加厚液体特性.
- 实现动态力反驱动的碰撞反射和非线性合规控制.
- 使用全状态反跟踪来实现统一控制.
主要成果:
- 实现了精确的跟踪性能.
- 在深度接触时表现出顺从的行为,在初始接触时表现出力量忠实.
- 启用了快速碰撞检测和脱离.
- 减少了约60%的峰值接触力.
- 将接触时间缩短到120毫秒以下.
结论:
- BITC方法有效地统一了机器人远程操作中的快速跟踪,合规和安全.
- 生物灵感设计提高了机器人交互的安全性和性能.
- 该方法在碰撞响应和力管理方面提供了显著的改进.
