CN106227166A - 一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于虚拟现实了工业实时操作控制系统；本地和远端之间通过广域网连接；本地设置虚拟现实操作装置，并通过与本地安装的虚拟空间交互操作完成操作指令产生及获得反馈信息；本地将产生的操作指令发送至远端的系统，远端设置有机器人，机器人执行操作指令对实体空间进行特定操作；远端的实体空间与本地的虚拟空间布置一致。本发明通过虚拟空间的设置，能有效避免传输极大数据量的视频信号，其操作和反馈受到网络带宽限制极小，因此能很好的使VR适用于民用工业领域，尤其适用于工业生产中远程完成复杂操作，并且能实现一人操作、多地并行完成，从而极大的降低工业生产过程中的人力成本。

Description

一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统
技术领域
本发明涉及一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统。
背景技术
工业机器人是一种仿人操作的、可重复编程的，能在三维空间完成各种高难度复杂作业的自动化生产设备，特别适用于多品种、变批量柔性生产。近年来，随着虚拟现实技术(virtual reality，VR)的发展，通过远程实时控制工业机器人进行高难度作业成为一种能有效降低人力成本的生产方式，但由于现有技术中，VR的实时作业需要实时的视频传输，而且其视频信号数据显著大于一般的视频信号数据，因此目前还主要限于军用、国防等专门领域，在民用领域则因为网络带宽限制很难适用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，该基于虚拟现实的工业实时操作控制系统通过虚拟空间的设置，能有效避免传输极大数据量的视频信号，其操作和反馈受到网络带宽限制极小，因此能很好的使VR适用于民用工业领域。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统；本地和远端之间通过广域网连接；本地设置虚拟现实操作装置，并通过与本地安装的虚拟空间交互操作完成操作指令产生及获得反馈信息；本地将产生的操作指令发送至远端的系统，远端设置有机器人，机器人执行操作指令对实体空间进行操作；远端的实体空间与本地的虚拟空间布置一致；本地的虚拟现实操作装置的操作点位和远端的机器人工作点位一致；虚拟空间是由软件实现的三维模型空间。
所述远端还设置有验证服务器，远端接收到操作指令后，先由验证服务器对操作指令顺序进行验证，然后按照预定顺序发送给机器人执行。
所述虚拟现实操作装置由操作装置和抓点摄像头组成，操作装置由人进行操控，并执行虚拟空间发送的反馈，抓点摄像头抓取操作装置所在点位并将点位信息发送至虚拟空间。
所述反馈为力矩反馈。
远端还设置有视频采集模块，视频采集模块对远端实体空间进行视频图像采集。
还设置有网络虚拟空间，视频采集模块将采集到的视频图像信息发送至网络虚拟空间，本地将操作指令发送至网络虚拟空间，网络虚拟空间将操作指令对应的操作结果与视频图像信息进行对比，并将对比异常的结果作为纠正信号发送至本地进行修正。
本发明的有益效果在于：通过虚拟空间的设置，能有效避免传输极大数据量的视频信号，其操作和反馈受到网络带宽限制极小，因此能很好的使VR适用于民用工业领域，尤其适用于工业生产中远程完成复杂操作，并且能实现一人操作、多地并行完成，从而极大的降低工业生产过程中的人力成本。
附图说明
图1是本发明的连接及工作示意图；
图2是图1中VR操作装置的一种设置方式示意图。
图中：11-操作装置，12-抓点摄像头。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统；本地和远端之间通过广域网连接；本地设置虚拟现实操作装置，并通过与本地安装的虚拟空间交互操作完成操作指令产生及获得反馈信息；本地将产生的操作指令发送至远端的系统，远端设置有机器人，机器人执行操作指令对实体空间进行操作；远端的实体空间与本地的虚拟空间布置一致；本地的虚拟现实操作装置的操作点位和远端的机器人工作点位一致；虚拟空间是由软件实现的三维模型空间。
由此，虚拟现实(VR)操作在本地进行，无需通过网络传输大量视频信号来实现实时互动，从而有效避免视频图像信号传输所带来的网络带宽限制，远端机器人接收操作指令直接工作，实时性有保障，只是在实现时需要确保远端实体空间与本地虚拟空间布置一致，亦即操作空间的大小一致、设备的操作方式一致、所有物件的摆放一致，因此主要适用于工业生产中的特定操作，尤其是示范性的复杂操作，而不适用于处理异常情况。显然，当远端为多个地方同时设置时，本地的每一操作指令可同时发往多个地方执行，从而实现一人操作、多地并行完成。
进一步的，由于人在VR操作时，对于VR操作装置而言，识别出来的指令往往会非常多，在网络传输过程可能出现乱序，因此为确保操作指令顺序完全一致，所述远端还设置有验证服务器，远端接收到操作指令后，先由验证服务器对操作指令顺序进行验证，然后按照预定顺序发送给机器人执行。
具体而言，作为VR操作装置的一种设置方式，如图2所示，所述虚拟现实操作装置由操作装置11和抓点摄像头12组成，操作装置11由人进行操控，并执行虚拟空间发送的反馈，抓点摄像头12抓取操作装置11所在点位并将点位信息发送至虚拟空间。
所述反馈为力矩反馈。
更进一步的，在实际操作中，远端的实体空间布置可能和预设定的虚拟空间不一致，此时操作可能出现异常，因此为了及时发现异常情况，远端还设置有视频采集模块，视频采集模块对远端实体空间进行视频图像采集。
显然本发明的一个目的即在于避免在本地和远端之间直接实时传输视频图像信息，但视频图像信息对于发现异常情况又是有必要的，因此，还设置有网络虚拟空间，视频采集模块将采集到的视频图像信息发送至网络虚拟空间，本地将操作指令发送至网络虚拟空间，网络虚拟空间将操作指令对应的操作结果与视频图像信息进行对比，并将对比异常的结果作为纠正信号发送至本地进行修正。由此，本地和网络虚拟空间之间的信号传输量极小，现有技术的网络都能满足，而本地的虚拟空间场景复制到网络虚拟空间中也是极为容易的，故实际上在实践当中只需要确保网络虚拟空间和远端之间的数据传输能确保视频图像信息传输顺畅即可。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：本地和远端之间通过广域网连接；本地设置虚拟现实操作装置，并通过与本地安装的虚拟空间交互操作完成操作指令产生及获得反馈信息；本地将产生的操作指令发送至远端的系统，远端设置有机器人，机器人执行操作指令对实体空间进行操作；远端的实体空间与本地的虚拟空间布置一致；本地的虚拟现实操作装置的操作点位和远端的机器人工作点位一致；虚拟空间是由软件实现的三维模型空间。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：所述远端还设置有验证服务器，远端接收到操作指令后，先由验证服务器对操作指令顺序进行验证，然后按照预定顺序发送给机器人执行。
3.如权利要求1所述的基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：所述虚拟现实操作装置由操作装置(11)和抓点摄像头(12)组成，操作装置(11)由人进行操控，并执行虚拟空间发送的反馈，抓点摄像头(12)抓取操作装置(11)所在点位并将点位信息发送至虚拟空间。
4.如权利要求1所述的基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：所述反馈为力矩反馈。
5.如权利要求1所述的基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：远端还设置有视频采集模块，视频采集模块对远端实体空间进行视频图像采集。
6.如权利要求5所述的基于虚拟现实的工业实时操作控制系统，其特征在于：还设置有网络虚拟空间，视频采集模块将采集到的视频图像信息发送至网络虚拟空间，本地将操作指令发送至网络虚拟空间，网络虚拟空间将操作指令对应的操作结果与视频图像信息进行对比，并将对比异常的结果作为纠正信号发送至本地进行修正。
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