論文時(shí)延遙操作系統(tǒng)研究康喬.doc

1時(shí)延遙操作系統(tǒng)的能量觀測(cè)與控制研究進(jìn)展時(shí)延遙操作系統(tǒng)的能量觀測(cè)與控制研究進(jìn)展周生龍,宋愛國(guó)( 東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇南京 210096)摘要: 能量觀測(cè)與控制方法基于無源理論, 在有源網(wǎng)絡(luò)端口觀測(cè)力和速度(位置)信號(hào), 分析并動(dòng)態(tài)補(bǔ)償能量以保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定, 無需控制對(duì)象模型信息和通信傳輸時(shí)延估計(jì)。綜述了時(shí)延遙操作系統(tǒng)的一端口和二端口網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)與控制方案的研究進(jìn)展, 討論了存在的主要問題, 并指出進(jìn)一步研究的方向?yàn)槎糠治霾僮餍阅堋⒏倪M(jìn)控制器工作條件、克服傳感器影響和安全操作等。關(guān)鍵詞: 時(shí)延; 遙操作; 能量觀測(cè)與控制。中圖分類號(hào): TP242. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1000- 8829( 2010) 10- 0001- 05Research on Energy Observing and Control for Time Delay Teleoperation SystemsZHOU Sheng long, SONG Aiguo(Remote Measuring and Control Jiangsu Province Key Loboratory,School of Instrument Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)Obstract: Passivity based energy observing and control (EOC) monitors force and velocity /posit ion at non passive network port for energy, analyzes and dynamically compensates energy to stob ilize systems neither with controlled system mode l information nor signal transport de lay time estimation. The research of one port and two port network energy observing and control for time delay teleportation system s is summarized and main problems are discussed. Better controllers, quantitative tele operation performance analysis, overcoming sensoreffect and safe operation are pointed out further research.Key words: time delay; tele operation; energy observing and control遙操作起源于上世紀(jì)40年代, 在外層空間機(jī)器人探索、深海科學(xué)研究、危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、移動(dòng)機(jī)器人、基于Interne t的遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域被廣泛的研究和應(yīng)用 1- 5 。Sheridan等通過實(shí)驗(yàn)研究指出了通信傳輸時(shí)延對(duì)遙操作系統(tǒng)的影響 6 并引起了極大關(guān)注。半個(gè)世紀(jì)以來克服遙操作系統(tǒng)通信環(huán)節(jié)時(shí)延、建立穩(wěn)定的系統(tǒng)、獲得透明操作性能一直是國(guó)內(nèi)外研究人員不懈努力的方向, 他們先后提出了無源理論、現(xiàn)代控制理論和虛擬現(xiàn)實(shí)等控制和算法 7- 13 , 在一定程度上解決了時(shí)延遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題, 同時(shí)盡可能地實(shí)現(xiàn)了更好的臨場(chǎng)感。通常使用固定阻抗來補(bǔ)償時(shí)延的影響。網(wǎng)絡(luò)端口能量觀測(cè)與控制方法 14 基于無源理論, 直接觀測(cè)系統(tǒng)端口的參數(shù)(力和速度/位置), 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)能量, 判斷是否無源。若有源, 則引入一個(gè)環(huán)節(jié), 僅僅消耗使系統(tǒng)有源的能量, 通過能量補(bǔ)償達(dá)到保持系統(tǒng)無源穩(wěn)定的目的。該控制方法最初用來解決觸覺再現(xiàn)接口系統(tǒng)中接觸剛性虛擬墻的不穩(wěn)定性問題, 收稿日期: 2010- 03- 17基金項(xiàng)目: 國(guó)家863高技術(shù)項(xiàng)目( 2008AA040202); 教育部創(chuàng)新工程培育資金項(xiàng)目( 708045)作者簡(jiǎn)介: 周生龍( 1974 ), 男, 四川南充人, 在讀博士生, 主要研究方向?yàn)闀r(shí)延遙操作機(jī)器人; 宋愛國(guó)( 1968 ), 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事機(jī)器人傳感與控制技術(shù)、康復(fù)工程研究。 其在無時(shí)延的本地觸覺接口系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛討論 15- 17 , 許多研究人員還嘗試將其推廣到時(shí)延雙邊遙操作系統(tǒng)。盡管為了維持系統(tǒng)無源引入補(bǔ)償阻抗會(huì)降低操作性能, 并且還需要解決一些關(guān)鍵問題, 但因其具有不需要被控系統(tǒng)模型信息、不估計(jì)信號(hào)傳輸時(shí)延、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn), 在復(fù)雜時(shí)延和非結(jié)構(gòu)多樣環(huán)境等遙操作系統(tǒng)中具有良好應(yīng)用前景。本文首先介紹網(wǎng)絡(luò)端口能量觀測(cè)與控制方法的配置和基本算法, 然后歸納總結(jié)一端口和二端口網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)控制方法在時(shí)延遙操作系統(tǒng)中的研究現(xiàn)狀, 討論存在的主要問題并展望進(jìn)一步研究的方向。1 網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)與控制1.1能量觀測(cè)考慮M 個(gè)端口的網(wǎng)絡(luò)N, 若所有端口能量參數(shù)F時(shí)延遙操作系統(tǒng)的能量觀測(cè)與控制研究進(jìn)展 1( t)和V ( t)可獲得, 初始能量為E ( 0), 網(wǎng)絡(luò)N 無源的充要條件為 公式 1式中, 網(wǎng)絡(luò)端口能量參數(shù)F ( t )和V( t )的觀測(cè)一般可以通過采樣獲得, 若與遙操作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性相比, 采樣周期 T 足夠小, 并假設(shè)網(wǎng)絡(luò)N 的初始能量E ( 0) = 0,則網(wǎng)絡(luò)N 在n時(shí)刻無源的能量Eab ( n )滿足 公式 21.2能量控制若網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)n 時(shí)刻的能量Eob ( n)0則表明網(wǎng)絡(luò)無源, 消耗能量; 若Eob ( n)0 則表明網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生能量, 可能不穩(wěn)定, 產(chǎn)生的能量為- Eob ( n)。將產(chǎn)生的能量消耗掉就可以保持網(wǎng)絡(luò)無源, 因此, 公式 2既是網(wǎng)絡(luò)N 無源的判定準(zhǔn)則也可作為控制目標(biāo)。為了消耗不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的能量, 引入耗能環(huán)節(jié)a作為控制器, 根據(jù)端口的阻抗或?qū)Ъ{特性, 分別配置串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式 14 。在雙邊遙操作系統(tǒng)中通常使用（如圖1- 1）的一端口網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)配置, f i 為力, vi 為速度( i= 1, 2)。根據(jù)實(shí)際控制關(guān)系畫成圖1- 2左邊的并聯(lián)形式, 引入控制器 后定義: f 1 = f 2 + vi。考慮公式 2中沒有必要計(jì)算 T 的乘法, 為了減小計(jì)算量, 定義新變量W ( n ) =Eob ( n ) / T, 那么判斷網(wǎng)絡(luò)有源的條件更換為W ( n ) 0。對(duì)于單端口網(wǎng)絡(luò), 公式 2中M = 1, 能量控制基本方法按公式 3 公式 6計(jì)算。圖1- 1一端口網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)端口輸入為v1 (n) = v2 (n) 公式 3W (n)的遞推計(jì)算為W (n) = W (n-1)+f2( n)v2(n)+(n-1)v22 (n-1) 公式 4控制器及其工作條件( v2 0)為 公式 5在控制器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)下得到網(wǎng)絡(luò)無源時(shí)的輸出f1(n)=f2(n)+(n)v2(n) 公式 6可以證明網(wǎng)絡(luò)引入控制器 后是無源的 14 , 即公式 7式( 5)表明能量控制器僅僅在網(wǎng)絡(luò)從無源變成有源時(shí)才工作, 消耗有源能量后網(wǎng)絡(luò)變成無源, 關(guān)閉控制器?？刂破鞴ぷ鲿r(shí)補(bǔ)償能量, 調(diào)節(jié)反饋力f 2, 同時(shí)也使反饋力&失真, 因?yàn)楣?6中f 1 ( n ) f2 ( n ), 系統(tǒng)透明性下降, 但下降程度僅為使網(wǎng)絡(luò)有源的能量。因此, 能量觀測(cè)與控制方法根據(jù)遙操作系統(tǒng)實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行能量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償, 無需被控系統(tǒng)模型信息, 也不估計(jì)通信時(shí)延, 對(duì)未知環(huán)境和多樣環(huán)境的遙操作具有實(shí)用意義。由一端口網(wǎng)絡(luò)容易得到二端口網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)配置 (如圖1- 2)。將主機(jī)械手的速度/位置信號(hào)、從機(jī)械手與環(huán)境作用的力反饋信號(hào)作為指令, 在通信網(wǎng)絡(luò)N 的主、從機(jī)械手端引入串聯(lián)阻抗配置 1 和 2, 同時(shí)作用調(diào)節(jié)速度指令和反饋力達(dá)到控制網(wǎng)絡(luò)能量的目的, 文獻(xiàn) 18給出了二端口網(wǎng)絡(luò)無時(shí)延條件下能量觀測(cè)與控制的基本算法。圖1- 2二端口網(wǎng)絡(luò)2 時(shí)延遙操作系統(tǒng)的能量觀測(cè)與控制二端口網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)與控制基本算法中W ( n )的遞推計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)兩端的觀測(cè)參數(shù)(f 2, v2 )、( f3, v3 )和控制器 1、 2 有關(guān), 若f 3 和f2 分別表示從機(jī)械手與環(huán)境的作用力及其通過通信環(huán)節(jié)傳回主機(jī)械手端的力, v2和v3 分別為主機(jī)械手的速度(位置)及其通過通信環(huán)節(jié)傳到從機(jī)械手端的速度(位置) , 那么對(duì)于時(shí)延雙邊遙操作系統(tǒng)中的通信環(huán)節(jié)(如圖1- 3), 上述基本算法不能直接應(yīng)用, 因?yàn)椴还躓 ( n )放在主機(jī)械手端還是從機(jī)械手端, 空間距離和信號(hào)傳輸時(shí)延使主、從兩地的觀測(cè)參數(shù)( f2, v2 )和(f 3, v3 )不能同時(shí)獲得, 當(dāng)通信環(huán)節(jié)有源時(shí)W ( n )的計(jì)算結(jié)果也不能同時(shí)傳送到主、從兩地的調(diào)節(jié)控制器 a1、 a2。圖1- 3力反饋雙邊遙操作系統(tǒng)操作者與遠(yuǎn)程機(jī)器人之間存在遙距離, 通過通信環(huán)節(jié)傳輸信號(hào), 通信環(huán)節(jié)通常存在時(shí)變時(shí)延, 影響遙操作系統(tǒng)的操作性能, 若時(shí)延達(dá)到一定程度還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定, 一個(gè)顯著的現(xiàn)象就是網(wǎng)絡(luò)變成了有源。多數(shù)控制策略建立帶時(shí)延(定時(shí)延或變時(shí)延)的系統(tǒng)模型, 必須估計(jì)時(shí)延, 然而復(fù)雜時(shí)延的精確估計(jì)比較困難(如Internet隨機(jī)時(shí)延)。力反饋雙邊遙操作系統(tǒng)模型可分解為若干一端口和二端口子網(wǎng)絡(luò), 操作者、環(huán)境為典型的一端口子網(wǎng)絡(luò), 主機(jī)械手、通信環(huán)節(jié)和從機(jī)械手都是二端口子網(wǎng)絡(luò)。如果以通信環(huán)節(jié)為中心, 把遙操作系統(tǒng)的子網(wǎng)絡(luò)通過各種組合視為一端口或二端口網(wǎng)絡(luò)處理, 網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)與控制方法可用來保持網(wǎng)絡(luò)無源, 每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)無源則遙操作系統(tǒng)全局無源穩(wěn)定。2.1一端口網(wǎng)絡(luò)方案將通信環(huán)節(jié)、從機(jī)械手及其控制器、環(huán)境組合為一個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò), 在通信環(huán)節(jié)的主機(jī)械手端引入能量觀測(cè)與控制環(huán)節(jié), 等效網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。由于僅在通信環(huán)節(jié)的一端觀測(cè)和控制, 實(shí)現(xiàn)難度相對(duì)較低, 目前主要提出了3種控制算法。Hou提出用PD 控制從機(jī)械手, 將環(huán)境反作用力fe反饋回來進(jìn)行觀測(cè)和調(diào)節(jié), 能量觀測(cè)19見公式 8, 控制器與公式 5類似, 輸出到主機(jī)械手的力為f 1 = Eob ( n ) / ( v2 T )。W are提出一種簡(jiǎn)化的能量觀測(cè)方法 20 見公式 9,其中, dE /dt為能量微分, 控制器的算法同公式 5, 工作條件為Pob 0, 輸出調(diào)節(jié)力為f1 = f 2 - P ob /v2。E ob ( n + 1) = Eob ( n ) + f2v2 T 公式 8Po b = f2 v2 - dE /dt 公式 9 A rtigas將通信環(huán)節(jié)、從機(jī)械手及其控制器、環(huán)境組合為前向一端口網(wǎng)絡(luò)NFw d, 將操作者、主機(jī)械手及其控制器合并為一端口網(wǎng)絡(luò)后再與通信環(huán)節(jié)組合為反向一端口網(wǎng)絡(luò)NBwd, 其中通信環(huán)節(jié)是兩個(gè)一端口網(wǎng)絡(luò)的重疊部分, 提出的算法 21- 22 考慮通信環(huán)節(jié)時(shí)延影響, 并在主/從機(jī)械手與通信環(huán)節(jié)之間加入了無源連續(xù)離散連接環(huán)節(jié)消除模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的能量。2. 2 二端口網(wǎng)絡(luò)方案以通信環(huán)節(jié)為中心的二端口網(wǎng)絡(luò)方案主要有以下4種能量觀測(cè)與控制策略。Ryu將通信環(huán)節(jié)、主從機(jī)械手控制器的組合視為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò) 23 - 24 , 在其兩端引入能量觀測(cè)和控制環(huán)節(jié), 這是最早的嘗試, 但沒有考慮空間距離和時(shí)間延遲, 因此無法應(yīng)用到時(shí)延遙操作系統(tǒng)中。Iqbal在通信環(huán)節(jié)兩端進(jìn)行能量觀測(cè)和控制 25- 26 , 主、從機(jī)械手端的能量補(bǔ)償均為阻抗配置。為解決通信環(huán)節(jié)兩端的能量參數(shù)(f2,v2)和(f3v3)同時(shí)獲得的問題, 在從機(jī)械手端用非線性卡爾曼濾波器建立從機(jī)械手與環(huán)境的非線性回歸估計(jì)模型, 在線預(yù)測(cè)從機(jī)械手端參數(shù)f3, 同時(shí)用統(tǒng)計(jì)方法估計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延T, 算出主機(jī)械手速度(位置)傳到從機(jī)械手的滯后步長(zhǎng)= T / T, 得到v3= v2(n-), 這樣就可以在通信環(huán)節(jié)的主機(jī)械手端計(jì)算W(n)由于W(n)放在通信環(huán)節(jié)的主機(jī)械手端, 其計(jì)算結(jié)果必須傳回從機(jī)械手端調(diào)節(jié)控制器, 為了解決兩端能量控制器的同步調(diào)節(jié)問題,引入了時(shí)間標(biāo)簽。Ryu把二端口通信環(huán)節(jié)每個(gè)端口的能量分解為流入E in( k)和流出E ou t ( k )兩部分 27, 將主機(jī)械手端觀測(cè)的流入能量通過通信環(huán)節(jié)傳給從機(jī)械手端, 時(shí)延為T1 ( t); 將從機(jī)械手端觀測(cè)的流入能量通過通信環(huán)節(jié)傳給主機(jī)械手端, 時(shí)延為T2 ( t), 用上標(biāo)M 和S 分別為主機(jī)械手和從機(jī)械手, 只要滿足公式 10和公式 11, 二端口網(wǎng)絡(luò)能量就滿足 0的無源穩(wěn)定條件, 若公式 10和公式 11任意一個(gè)不成立時(shí), 在該端口啟動(dòng)控制器, 需要傳輸4個(gè)信號(hào)即主機(jī)械手的速度(或位置)、從機(jī)械手與環(huán)境之間的作用力和兩端口的流入能量。K im提出通信環(huán)節(jié)的主從兩端都使用能量邊界控制策略 28 , 見公式 12和公式 13, 其本質(zhì)與基本算法中公式 5和公式 6類似, 但對(duì)控制器!進(jìn)行了必要約束: m in !( n) c, 并給出了約束條件c和m in ( n)的確定算法。 公式 10 公式 11 公式 12 公式 133 問題與展望3.1定量分析系統(tǒng)操作性能目前尚無文獻(xiàn)定量分析能量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償時(shí)對(duì)系統(tǒng)操作性能的影響程度, 因此一端口和二端口網(wǎng)絡(luò)方案各方法孰優(yōu)孰劣仍有待分析討論。操作者正確的感知才能做出正確的決策, 系統(tǒng)穩(wěn)定才有意義。操作者在力反饋遙操作系統(tǒng)中感知和控制環(huán)境的過程, 實(shí)際上是系統(tǒng)將環(huán)境阻抗傳遞到操作者的過程, 因此一般用系統(tǒng)傳遞環(huán)境阻抗的準(zhǔn)確性來評(píng)價(jià)操作性能。環(huán)境阻抗可表示為Z e(s) = Fe( s) /Ve(s), 遙操作系統(tǒng)的主機(jī)械手端虛擬阻抗定義為Zv(s) = Fh(s)/Vm(s), 環(huán)境阻抗透明傳輸時(shí)Zv ( s) =Ze(s)。然而, 能量積分和補(bǔ)償計(jì)算并不依賴系統(tǒng)模型, 無法推導(dǎo)兩個(gè)阻抗的表達(dá)式, 需尋求其他途徑定量分析系統(tǒng)的操作性能。3.2改進(jìn)控制器工作條件時(shí)延遙操作系統(tǒng)的一端口和二端口網(wǎng)絡(luò)能量觀測(cè)與控制方法以W ( n) 0并逐漸增大; k 發(fā)生很大突變, k km ax, W ( n)迅速減小, 但在W ( n ) 0 之前需要一定時(shí)間, 在這段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)已經(jīng)不穩(wěn)定 29 , 但控制器不會(huì)啟動(dòng)。遠(yuǎn)程操作的掘土機(jī)鐵鏟進(jìn)入松軟土層到達(dá)一定深度碰到堅(jiān)硬巖石、遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)械手抓住病人手臂首先接觸肌肉然后接觸骨頭等遙操作均屬此類情況。目前的3種解決方法都存在不足: D. Ryu將從機(jī)械手的位置信號(hào)進(jìn)行DFT 變換得出一個(gè)新的判斷條件 29 , 對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明控制器啟動(dòng)快一些, 但DFT 計(jì)算需要一定時(shí)間, 反應(yīng)仍有滯后; R eza通過實(shí)驗(yàn)指出能量觀測(cè)與控制方法在環(huán)境剛度大于某個(gè)值時(shí)控制效果比較好 30 , 設(shè)定一個(gè)剛度閾值作為控制器工作的判斷條件, 但需要對(duì)環(huán)境建模; Iqbal提出同時(shí)判斷W (n)及其變化趨勢(shì) 25 , 當(dāng)W.( n ) 0 開始控制, 不必等到W (n) 0, 控制器反應(yīng)速度快, 但能量積累非單調(diào)增加時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作。/ Zc = 0, 即從機(jī)械手自由運(yùn)動(dòng)。觀測(cè)的能量由0變成負(fù)值并繼續(xù)減小, 控制器按判斷條件實(shí)施控制, 自由運(yùn)動(dòng)的實(shí)際跟蹤效果反而變差 30 。目前文獻(xiàn)提出的兩種解決辦法不易實(shí)現(xiàn): K im 設(shè)定反饋力閾值為#,若在 時(shí)間內(nèi)|f | #就把觀測(cè)能量預(yù)置為0, 可以避免從機(jī)械手自由運(yùn)動(dòng)時(shí)控制器的啟動(dòng), 但準(zhǔn)確標(biāo)定#非常困難 31 ; Ryu將從機(jī)械手與環(huán)境之間的端口能量T fe(k)ve(k)作為控制器約束 24, 但環(huán)境參數(shù)(fe,ve)在具有時(shí)延通信環(huán)節(jié)的遙操作系統(tǒng)的主機(jī)械手端無法實(shí)時(shí)獲得。上述表明遠(yuǎn)程從機(jī)械手在自由運(yùn)動(dòng)、與復(fù)雜環(huán)境交互作用時(shí), 控制器工作條件仍需改進(jìn), 以達(dá)到快速、準(zhǔn)確啟動(dòng)控制器的目的。3.3 考慮傳感器的影響和操作者的安全以一端口網(wǎng)絡(luò)為例, n 時(shí)刻位置機(jī)械手傳感器輸出信號(hào)x 2 ( n), 端口速度參數(shù)v2 ( n)數(shù)值計(jì)算 公式 14 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度極慢時(shí),由于傳感器靈敏度的限制, 位置輸出信號(hào)無變化,x2 (n) - x2(n- 1) = 0, 則v2(n)=0,控制器算法公式 5不適用;若位置變化量很小,則v2 (n)非常小,能量補(bǔ)償時(shí)對(duì)反饋力的調(diào)節(jié)量(n) v2 (n) =-W(n)/v2(n)非常大, 作用在主機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)上就會(huì)產(chǎn)生瞬間(一個(gè)采樣周期內(nèi)調(diào)節(jié))甚至連續(xù)(若干個(gè)采樣周期調(diào)節(jié))強(qiáng)烈反彈, 對(duì)操作者非常危險(xiǎn)。目前文獻(xiàn)極少討論如何克服遙操作系統(tǒng)低速作業(yè)的相關(guān)問題, 還需進(jìn)一步探討補(bǔ)償力特殊處理算法, 以消除傳感器影響, 保證操作者安全。4 結(jié)束語(yǔ)研究表明網(wǎng)絡(luò)端口能量觀測(cè)與控制方法不僅適用于本地觸覺再現(xiàn)接口系統(tǒng), 也適用于時(shí)延雙邊遙操作系統(tǒng), 是保持系統(tǒng)無源穩(wěn)定的一種有效方法。不依賴被控系統(tǒng)模型信息、無需估計(jì)通信時(shí)延、能量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和適用多樣環(huán)境是這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步研究的重點(diǎn)建議放在定量分析操作性能、改進(jìn)控制器工作條件、克服傳感器影響和確保操作者安全等方面。參考文獻(xiàn): 1 W ang X Q, XuW F, Liang B, et a .l Genera l scheme o f te leo peration for spacerobot A . 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