專利名稱：一種虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型是一種用于機(jī)器人領(lǐng)域的一種虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)，特別是一種解決遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng)時延問題的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)，屬于虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
[0002]遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng)是指在人操作下完成復(fù)雜工程作業(yè)任務(wù)的一種遠(yuǎn)距離操作系統(tǒng)，它能夠幫助人類在危險和極端環(huán)境下工作。在理想情況下，工程機(jī)器人可以實時地反應(yīng)操作者的命令。但是，由于操作者與工程機(jī)器人的工作現(xiàn)場距離較遠(yuǎn)、工作環(huán)境復(fù)雜以及通訊帶寬的限制，系統(tǒng)不可避免地存在時延問題，造成操作者的命令不能實時地反應(yīng)在工程機(jī)器人上。由于時間的滯后，工程機(jī)器人與環(huán)境的交互信息(包括圖像、力、位移等)不能實時地反饋給操作者，從而發(fā)生誤操作。這種大時延的存在，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、 可操作性。[0003]針對遙操作系統(tǒng)的時延問題，早先的研究者采用“移動-等待”策略，即操作者先移動一下操縱桿，等操作者感覺到工程機(jī)器人與環(huán)境的力反饋后，再移動一下操縱桿。但這種方法操作性差，力反饋效果較模糊。后來有學(xué)者從控制的角度出發(fā)，提出了許多新的方案，基本思想是通過采用合理的控制算法處理遙操作系統(tǒng)主端和從端的力以及位移信息。 目前，比較常用的控制算法有基于散射理論方法、基于事件方法、基于預(yù)測控制方法、基于 H- c 理論控制法、自適應(yīng)控制法、共享柔順控制法、LOG最優(yōu)控制器等。但是以上算法只適用于小時延系統(tǒng)，在大時延下的效果還是不明顯。目前，還未找到更有效的方法解決時延問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種能有效解決時延問題的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)。本實用新型設(shè)計合理，方便實用。本實用新型控制簡單方便。[0005]本實用新型的技術(shù)方案是本實用新型的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)，包括有力反饋操縱桿、虛擬工程機(jī)器人控制器、投影裝置、屏幕，其中用于將操作者的操縱運(yùn)動轉(zhuǎn)換為虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人的位移設(shè)定信號的力反饋操縱桿與虛擬工程機(jī)器人控制器連接， 且力反饋操縱桿將力反饋信號轉(zhuǎn)換為作用力作用給操作者，虛擬工程機(jī)器人控制器的信號輸出端與投影裝置連接，投影裝置將虛擬工程機(jī)器人控制器生成的虛擬工程機(jī)器人及作業(yè)對象投影到屏幕。[0006]本實用新型的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)當(dāng)虛擬工程機(jī)器人手爪抓取作業(yè)對象時，虛擬工程機(jī)器人控制器檢測出手爪與作業(yè)對象的碰撞行為，同時虛擬工程機(jī)器人控制器還能計算出手爪與作業(yè)對象相互碰撞的作用力，并通過力反饋操縱桿反饋給操作者；由于操作者可直接通過觀察屏幕上的虛擬工程機(jī)器人與作業(yè)對象的位姿關(guān)系來操作虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)，不用等待遠(yuǎn)處工程機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場反饋回來的信息，故能解決遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng)存在的時延問題。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能 優(yōu)良，方便實用的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)。


[0007]圖1為本實用新型的原理圖。
具體實施方式
[0008]實施例[0009]本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本實用新型的虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)，包括 有力反饋操縱桿1、虛擬工程機(jī)器人控制器2、投影裝置3、屏幕4，其中用于將操作者的操縱 運(yùn)動轉(zhuǎn)換為虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人的位移設(shè)定信號的力反饋操縱桿I與虛擬工程 機(jī)器人控制器2連接，且力反饋操縱桿I將力反饋信號轉(zhuǎn)換為作用力作用給操作者，虛擬工 程機(jī)器人控制器2的信號輸出端與投影裝置3連接，投影裝置3將虛擬工程機(jī)器人控制器 2生成的虛擬工程機(jī)器人及作業(yè)對象投影到屏幕4。[0010]本實用新型虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)的工作原理如下[0011]I)操作者面對屏幕4，觀察屏幕4上的虛擬工程機(jī)器人和作業(yè)對象；[0012]2)操作者操縱力反饋操縱桿1，將位移設(shè)定信號傳給虛擬工程機(jī)器人控制器2及 工程機(jī)器人控制器，控制虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人運(yùn)動并抓取作業(yè)對象；[0013]3)當(dāng)虛擬工程機(jī)器人手爪抓取作業(yè)對象時，虛擬工程機(jī)器人控制器2檢測出手爪 與作業(yè)對象的碰撞行為，同時虛擬工程機(jī)器人控制器2還能計算出手爪與作業(yè)對象相互碰 撞的作用力，并通過力反饋操縱桿I反饋給操作者；由于操作者可直接通過觀察屏幕4上的 虛擬工程機(jī)器人與作業(yè)對象的位姿關(guān)系來操作虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人完成作業(yè)任 務(wù)，不用等待遠(yuǎn)處工程機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場反饋回來的信息，故能解決遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng) 存在的時延問題。
權(quán)利要求1.一種虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于包括有力反饋操縱桿(I)、虛擬工程機(jī)器人控制器(2)、投影裝置(3)、屏幕(4)，其中用于將操作者的操縱運(yùn)動轉(zhuǎn)換為虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人的位移設(shè)定信號的力反饋操縱桿(I)與虛擬工程機(jī)器人控制器(2)連接，且力反饋操縱桿(I)將力反饋信號轉(zhuǎn)換為作用力作用給操作者，虛擬工程機(jī)器人控制器(2)的信號輸出端與投影裝置(3 )連接，投影裝置(3 )將虛擬工程機(jī)器人控制器(2 )生成的虛擬工程機(jī)器人及作業(yè)對象投影到屏幕(4 )。
專利摘要本實用新型是一種虛擬工程機(jī)器人系統(tǒng)。包括有力反饋操縱桿(1)、虛擬工程機(jī)器人控制器(2)、投影裝置(3)、屏幕(4)，其中用于將操作者的操縱運(yùn)動轉(zhuǎn)換為虛擬工程機(jī)器人及工程機(jī)器人的位移設(shè)定信號的力反饋操縱桿(1)與虛擬工程機(jī)器人控制器(2)連接，且力反饋操縱桿(1)將力反饋信號轉(zhuǎn)換為作用力作用給操作者，虛擬工程機(jī)器人控制器(2)的信號輸出端與投影裝置(3)連接，投影裝置(3)將虛擬工程機(jī)器人控制器(2)生成的虛擬工程機(jī)器人及作業(yè)對象投影到屏幕(4)。本實用新型能有效解決遙操作工程機(jī)器人系統(tǒng)時延問題，控制簡單，方便實用。
文檔編號B25J9/16GK202825842SQ201220423898
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者李笑, 黃志鋒 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)