專利名稱：新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于遠(yuǎn)端機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前，人機(jī)交互技術(shù)仍然是遙遠(yuǎn)端機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的主從式人及交互控制系統(tǒng)通常被認(rèn)為是一種有效的遙操作方法，實(shí)際上是人、機(jī)協(xié)作系統(tǒng)，借助人的智能及經(jīng)驗(yàn)完成復(fù)雜環(huán)境下的作業(yè)，其操作質(zhì)量由操作人員決定，不僅要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練操作人員，而且操作員工作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，易疲勞，難以完成高精度操作。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的發(fā)展推升出了 AR技術(shù)，其通過(guò)計(jì)算機(jī)生成虛擬的環(huán)境，借助虛擬現(xiàn)實(shí)外設(shè)操作者可以與環(huán)境進(jìn)行很好的交互，是操作者有一種身臨其境的感覺(jué)。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于遙操作，使得傳統(tǒng)的遙操作控制更加高效。AR技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息融合到現(xiàn)實(shí)世界中，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的補(bǔ)充，使得虛擬信息從感官上成為周圍真實(shí)世界的組成部分，但是AR技術(shù)只是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的補(bǔ)充而不是完全替代現(xiàn)實(shí)環(huán)境，還是有一定的局限性。視頻融合技術(shù)的應(yīng)用對(duì)遙遠(yuǎn)端機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用，它將執(zhí)行端反饋回的視頻信息和操作模型圖形在同一顯示窗口中進(jìn)行融合，使操作者更容易更直接的進(jìn)行觀測(cè)，它改善了建模誤差和運(yùn)動(dòng)累加誤差和運(yùn)動(dòng)累加誤差，在一定程度上提高了系統(tǒng)的安全性、精度性，減少了作業(yè)時(shí)間。但其仍然存在一定的不足1)視頻融合技術(shù)是依賴虛擬模型和視頻的融合顯示進(jìn)行控制，視頻信息的傳輸存在信息量大和傳輸時(shí)延大、不易進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償；2)由于視頻融合后攝像頭的坐標(biāo)不易改變，因此從某一角的觀察的誤差情況并不一定能反映真實(shí)的誤差情況，若只采用視頻融合技術(shù)不能很好的完成作業(yè)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)Motoman工業(yè)機(jī)器手臂進(jìn)行控制新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)。上述實(shí)用新型的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)，其組成包括客戶終端機(jī)和服務(wù)器，所述的客戶終端機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接服務(wù)器，所述的客戶終端機(jī)包括人機(jī)交互設(shè)備，所述的人機(jī)交互設(shè)備同時(shí)連接顯示器、數(shù)據(jù)比較器；所述的服務(wù)器包括遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元連接遠(yuǎn)端機(jī)器人，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人連接數(shù)據(jù)采集單元和視頻監(jiān)視設(shè)備所述的新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)，所述的操作模型和反饋模型連接顯示器，所述的反饋模型連接數(shù)據(jù)比較器。有益效果1.本實(shí)用新型的具有反饋傳輸時(shí)延小、能加入反饋時(shí)延補(bǔ)償、能從任意角度反映遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀況、能顯示更多運(yùn)動(dòng)信息、與視頻融合技術(shù)的巧妙結(jié)合、同時(shí)還能直觀的觀測(cè)出虛擬和現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀況的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的遙操作系統(tǒng)相比，作業(yè)等待時(shí)間大大縮短，提高了遙操作的精確度和安全性，使作業(yè)效率大幅度提高。[0013]本實(shí)用新型通過(guò)雙虛擬模型疊加顯示技術(shù)，操作者可以遙控遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端機(jī)器人完成高精度和相對(duì)復(fù)雜的作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)人類在危險(xiǎn)有害及動(dòng)態(tài)環(huán)境下的安全可靠作業(yè)。


圖1是本實(shí)用新型的新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)框架框圖。圖2是本實(shí)用新型的控制程序操作流程圖。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)，其組成包括客戶終端機(jī)1和服務(wù)器2，所述的客戶終端機(jī)1通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸3到服務(wù)器2，所述的客戶終端機(jī)1包括人機(jī)交互設(shè)備4， 所述的人機(jī)交互設(shè)備4同時(shí)連接顯示器5、數(shù)據(jù)比較器6和疊加13在一起的操作模型7和反饋模型8 ；所述的服務(wù)器2包括遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元9，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元9連接遠(yuǎn)端機(jī)器人10，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人10連接數(shù)據(jù)采集單元11和視頻監(jiān)視設(shè)備12。所述的新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)，所述的操作模型和反饋模型連接顯示器，所述的反饋模型連接數(shù)據(jù)比較器。實(shí)施例2:實(shí)施例1所述的新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)的操作方法，所述的操作流程， 在同一顯示窗口疊加顯示兩個(gè)虛擬模型——操作模型和虛擬反饋模型；所述的虛擬反饋模型與真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是同步的，操作者通過(guò)操作模型模擬遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，并將運(yùn)動(dòng)信息發(fā)送給遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端機(jī)器人，而虛擬反饋模型的運(yùn)動(dòng)是由遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)反饋信息進(jìn)行控制；所述的反饋信息為實(shí)時(shí)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳感器信息，數(shù)據(jù)小，時(shí)延小，并且可以通過(guò)模型角度補(bǔ)償彌補(bǔ)時(shí)延造成的運(yùn)動(dòng)累加誤差，使得虛擬反饋模型的運(yùn)動(dòng)與真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀況保持一致；所述的雙虛擬模型顯示與遠(yuǎn)端視頻反饋信息的融合，可以通過(guò)視頻監(jiān)視窗口實(shí)時(shí)監(jiān)視真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人的作業(yè)狀況，進(jìn)行更加容易與直觀的控制檢測(cè)；所述的操作模型和虛擬反饋模型之間的最終位置重合是控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)判定的，重合判定是精確的，如果運(yùn)動(dòng)完成未重合，系統(tǒng)則根據(jù)數(shù)據(jù)加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；所述的控制程序可按作業(yè)所需，實(shí)時(shí)繪制兩虛擬模型末端執(zhí)行器的軌跡，根據(jù)所繪制的顯示窗口軌跡，可以判斷真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的有效性；所述的虛擬反饋模型可以更容易體現(xiàn)出多種現(xiàn)實(shí)信息，通過(guò)顏色變化直觀反映執(zhí)行短的受力情況；所述的兩個(gè)虛擬模型可以任意角度旋轉(zhuǎn)調(diào)整和局部放大，可以從不同角度的各個(gè)距離去觀測(cè)兩個(gè)模型之間的位置關(guān)系。實(shí)施例3 實(shí)施例1或2所述的新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)的操作方法，所述的操作流程，(1)開(kāi)啟系統(tǒng)伺服電源，規(guī)劃遠(yuǎn)端機(jī)器人作業(yè)軌跡，客戶終端機(jī)控制操作模型，運(yùn)動(dòng)觀察其運(yùn)行軌跡是否符合作業(yè)要求，包括躲避障礙物是否平滑、最終位姿定位是否準(zhǔn)確。 若要詳細(xì)觀查操作模型的運(yùn)動(dòng)狀況，選擇繪制軌跡進(jìn)行詳細(xì)的軌跡繪制，在顯示窗口可得到清晰的操作模型的軌跡。(2)若操作模型滿足相應(yīng)的作業(yè)要求，客戶終端機(jī)發(fā)送運(yùn)行指令給遠(yuǎn)端真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人，真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人運(yùn)動(dòng)同時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)回?cái)?shù)據(jù)到虛擬反饋模型，保證虛擬反饋模型與真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人的同步；若操作模型的運(yùn)動(dòng)不滿足作業(yè)要求，可手動(dòng)調(diào)整操作模型的關(guān)節(jié)角度或在笛卡爾空間坐標(biāo)系位移，使運(yùn)動(dòng)軌跡合理化。(3)選則繪制軌跡，可精確繪制出虛擬反饋模型的運(yùn)動(dòng)軌跡，其軌跡同時(shí)也為真實(shí)遠(yuǎn)端機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡。(4)與操作顯示窗口并行工作的，還有視頻監(jiān)測(cè)窗口，可依作業(yè)要求打開(kāi)視頻監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)用視頻融合技術(shù)對(duì)作業(yè)空間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止意外發(fā)生，保證作業(yè)安全。(5)按作業(yè)需要，調(diào)整觀測(cè)角度滑塊、局部放大滑塊，從不同角度、遠(yuǎn)近對(duì)兩虛擬模型進(jìn)行仔細(xì)觀察。(6)完成作業(yè)后，選擇工作原點(diǎn)，操作模型與虛擬反饋模型先后回到作業(yè)原點(diǎn)，并精確重合。實(shí)施例4 實(shí)施例1、2或3所述的新型遙操作機(jī)器人控制方法，雙虛擬模型疊加顯示控制； 控制操作模型在已知作業(yè)空間運(yùn)動(dòng)，通過(guò)模型顯示窗口觀察其運(yùn)行狀況；若滿足作業(yè)要求， 發(fā)送指令到遠(yuǎn)端的遙機(jī)器人，使其按照操作模型的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)際運(yùn)動(dòng)；反饋模型在顯示窗口上實(shí)時(shí)顯示真實(shí)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀況；可以通過(guò)視頻監(jiān)視窗口監(jiān)視真實(shí)機(jī)器人的作業(yè)情況。操作者可以遙控遠(yuǎn)端機(jī)器人完成高精度和相對(duì)復(fù)雜的作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)人類在危險(xiǎn)有害及動(dòng)態(tài)環(huán)境下的安全可靠作業(yè)。
權(quán)利要求1. 一種新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)，其組成包括客戶終端機(jī)和服務(wù)器，其特征是所述的客戶終端機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接服務(wù)器，所述的客戶終端機(jī)包括人機(jī)交互設(shè)備， 所述的人機(jī)交互設(shè)備同時(shí)連接顯示器、數(shù)據(jù)比較器；所述的服務(wù)器包括遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元連接遠(yuǎn)端機(jī)器人，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人連接數(shù)據(jù)采集單元和視頻監(jiān)視設(shè)備。
專利摘要新型遙操作遠(yuǎn)端機(jī)器人控制平臺(tái)。傳統(tǒng)的主從式人及交互控制系統(tǒng)通常被認(rèn)為是一種有效的遙操作方法，操作質(zhì)量由操作人員決定，不僅要花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練操作人員，而且操作員工作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，易疲勞，難以完成高精度操作。本實(shí)用新型其組成包括客戶終端機(jī)(1)和服務(wù)器(2)，所述的客戶終端機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接服務(wù)器，所述的客戶終端機(jī)包括人機(jī)交互設(shè)備(4)，所述的人機(jī)交互設(shè)備同時(shí)連接顯示器(5)、數(shù)據(jù)比較器(6)；所述的服務(wù)器包括遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元(9),所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人控制單元連接遠(yuǎn)端機(jī)器人(10)，所述的遠(yuǎn)端機(jī)器人連接數(shù)據(jù)采集單元(11)和視頻監(jiān)視設(shè)備(12)。本實(shí)用新型用于遙控操作機(jī)器人。
文檔編號(hào)B25J13/00GK202079595SQ201020044738
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者尤波, 李東潔, 肖萬(wàn)哲, 鄒宇 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)