基於覆?控制之雙向人機遠端遙控系統

Abstract

本論文提出使用單一操作人員同時與群組機器人進行遠端操控，並根據環 境資訊進行覆?控制之控制系統架構。藉由本論文提出的方法讓操作人員在近端操控一隻主機器人並經由任務空間函數來傳送操作指令，在通訊端具有固定時間延遲下，此操作指令能用來控制遠端群組機器人系統的位置及分散程度等。群組機器人控制系統部分，主要將操作人員的指令與環境的資訊轉換為覆?的重要性分布，再藉由覆?控制的方法來求出各機器人所需追循的分區質心位置，藉此群組機器人除了會覆?到操作人員給定的目標狀態外也能覆?在環境本身重要性較高的區域。再者，機器人的分布狀態能回授至主機器人端並讓操作人員在操控時能感受到力回饋，則操作人員能依據此力回饋的方向與大小來進一步監控或調整遠端機器人的狀態。 為了讓機器人能有效地根據環境的資訊來進行分布，本論文所使用的覆? 控制方法將整個環境依據機器人的數量與距離來進行Voronoi分區，藉由累積分區中所有點的密度函數值來計算出分區質心位置，若機器人位置移動至該質心位置，則稱為最佳覆?狀態或Voronoi質心佈置(Centroidal Voronoi Tessellation CVT)。考慮了密度函數是否為時變，覆?控制器可分為靜態Lloyd控制器及時變TVD-D1控制器來達成質心位置的追蹤。然而，在真實情況下，要收集整個環境的點資訊，其感測成本及計算量較大。因此，本研究也考慮了群組機器人具有相異且有限的感測範圍來計算各分區範圍內的點資訊。其中在相異感測半徑的條件下，本論文修正了r-有限Voronoi分區方法並提出此分區下時變的覆?控制器來達成有限區域之覆?任務。 本論文提出的人機遙控系統之全區域覆?控制與有限區域覆?控制，除了 用理論分析及數值模擬來驗證此控制架構的穩定性及性能等，亦透過架設實驗平台來進行人機遠端操控系統之實驗，此實驗用來驗證群組機器人分別會受操作人員與環境的影響，綜合其影響後也可從力回饋的資訊來驗證覆?的性能。

Date of Award	2016 Sept 5
Original language	Chinese
Supervisor	Yen-Chen Liu (Supervisor)