【技术实现步骤摘要】
基于力觉和视觉反馈的协作吊运系统双边遥操作控制方法
本专利技术属于协作吊运双边遥操作控制
，具体涉及基于力觉和视觉反馈的协作吊运系统双边遥操作控制方法。
技术介绍
近年来，随着新材料、惯导和微机电系统等技术的发展，以旋翼飞行器为代表的低成本和微型化无人机(UnmannedAerialVehicles，UAVs)越来越多地出现并走向应用，无论是民用还是军事领域，UAV负载运输均尤显突出。但传统UAV仅具有有限载荷能力，无法搭载大型重型负载，已远远无法满足日益迫切的联合作业型应用需求。多UAV组成的空中协作吊运系统在执行灾后搜救、物资运输以及建筑制造等任务时，表现出比单个结构功能复杂的UAV更为安全和有效。因此，多UAV协作吊运系统控制方法目前已引起了业界的广泛关注与研究。考虑协作吊运系统自身的复杂性以及现场环境的不可预知性，对多UAV协作吊运系统采用全自主的控制方式在未来很长一段时间内很难达到，操作员的介入是必不可少的。在这种情况下，一方面，需要将操作员的高级认知引入控制系统，充分利用操作员的在线决策提高多机器人...
【技术保护点】
1.基于力觉和视觉反馈的协作吊运双边遥操作控制系统，其特征在于，包括主端、从端以及通讯环节；所述主端包括操作员、力反馈手控器、控制计算机，所述控制计算机连接力反馈手控器，所述力反馈手控器包括力反馈触觉装置；所述从端包括复合吊挂系统与障碍物，所述复合吊挂系统包括UAV群、悬挂负载以及悬绳；连接主端和从端的通讯环节为WIFI无线网络。/n
【技术特征摘要】
1.基于力觉和视觉反馈的协作吊运双边遥操作控制系统，其特征在于，包括主端、从端以及通讯环节；所述主端包括操作员、力反馈手控器、控制计算机，所述控制计算机连接力反馈手控器，所述力反馈手控器包括力反馈触觉装置；所述从端包括复合吊挂系统与障碍物，所述复合吊挂系统包括UAV群、悬挂负载以及悬绳；连接主端和从端的通讯环节为WIFI无线网络。
2.如权利要求1所述的双边遥操作控制系统，其特征在于，所述力反馈触觉装置具有3个位置自由度、3个关节自由度及3个位置自由度力反馈输出；UAV群个数为i(i＝1,...,n)，所述悬绳的根数为j(j＝1,...,n)，悬绳方向为qj。
3.基于力觉和视觉反馈的协作吊运系统双边遥操作控制方法，利用如权利要求1所述的基于力觉和视觉反馈的协作吊运双边遥操作控制系统，其特征在于，步骤如下：
步骤一：建立多UAV协作吊运系统动力学模型；
步骤二：建立多UAV协作吊运系统双边遥操作控制模型；
步骤三：制定多UAV协作吊运系统协同搬运控制策略；
步骤四：操作员利用主端的力反馈手控器控制从端复合吊挂系统中悬挂负载的位姿，控制悬挂负载的期望轨迹，UAV群根据悬挂负载位姿以及障碍物反馈力自主调整UAV群位姿，使得复合吊挂系统在障碍物环境中完成负载搬运任务；
步骤五：复合吊挂系统的力反馈信息通过力反馈手控器反馈给主端，同时结合主端的控制计算机，使得操作员获得从端复合吊挂系统的全局视图。
4.如权利要求3所述的协作吊运系统双边遥操作控制方法，其特征在于，步骤一中，多UAV协作吊运系统动力学模型为：将悬绳分为松弛和绷紧两种状态，当任意悬绳松弛，即张力为零时，系统状态切换；当任意悬绳重新绷紧，即张力重新建立时，则系统状态切换。
5.如权利要求4所述的协作吊运系统双边遥操作控制方法，其特征在于，悬绳呈现绷紧状态时，多UAV协作吊运系统动力学模型为：
其中，xi表示第i个UAV的位置向量，xi∈R3；Ri∈SO(3)表示第i个UAV机体坐标系{Obi}到世界惯性坐标系{Ow}的旋转矩阵，SO(3)为三维旋转矩阵；xL表示悬挂负载位置向量，xL∈R3；RL∈SO(3)表示悬挂负载坐标系{OL}到世界惯性坐标系{Ow}的旋转矩阵；qi表示从UAV质心指向悬挂负载的单位向量，即悬绳方向，qi∈S2；ri表示悬挂负载的质心到第i个挂载点的向量；mi表示第i个UAV的质量；fi表示第i个UAV在机体坐标系{Obi}下产生的推力；Ti表示第i根悬绳张力；g表示重力加速度；e3＝[0,0,1]T表示世界惯...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙慧玉，罗绍新，顾新艳，乔贵方，张颖，韦中，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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