CN106239513A - 一种远程控制机器人系统 - Google Patents

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刘志国
李翔
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1689—Teleoperation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/006—Controls for manipulators by means of a wireless system for controlling one or several manipulators

Abstract

本发明提供了一种远程控制机器人系统，包括穿戴式控制装置和机器人，所述穿戴式控制装置和所述机器人通过无线连接，穿戴式控制装置包括穿戴头盔、连动式手臂操作杆和无线通信装置，机器人包括底盘结构装置、机械手臂装置、图像采集装置、控制装置和无线通信装置，用于接收所述穿戴式控制装置发送的运动信号并根据所述运动信号控制机器人完成相应动作。

Description

一种远程控制机器人系统
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种远程控制机器人系统。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
机器人在救援领域应用的十分广泛，目前，在进行搜救和排爆等工作时，需要通过操作摇杆来控制机器人的机械臂完成移动、转弯、抓取等动作。在进行操作时，需要控制摇杆进行一系列的变换以实现机械臂的不同动作，操作方法比较复杂，并不灵活。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种远程控制机器人系统，能够简化机器人的操作方法，使机器人的操作更加灵活。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种远程控制机器人系统，包括穿戴式控制装置和机器人，所述穿戴式控制装置和所述机器人通过无线连接，其特征在于：
所述穿戴式控制装置包括穿戴头盔、连动式手臂操作杆和无线通信装置，其中，所述穿戴头盔用于采集头部的运动信号并发送给所述无线通信装置，所述连动式手臂操作杆用于采集手臂的运动信号并发送给所述无线通信装置，所述无线通信装置用于接收所述穿戴头盔和所述连动式手臂操作杆采集的运动信号并将所述运动信号发送给所述机器人；
所述机器人包括底盘结构装置、机械手臂装置、图像采集装置、控制装置和无线通信装置，用于接收所述穿戴式控制装置发送的运动信号并根据所述运动信号控制机器人完成相应动作。
优选地，所述连动式手臂操作杆包括至少五个位置传感器，分别用于采集手臂、大臂、小臂、手和手指的运动角度信息。
优选地，所述底盘结构装置为履带式底盘；
其中，所述履带式底盘的四周安装有四个辅助三角履带。
优选地，所述图像采集装置为全景相机。
优选地，所述全景相机下方安装有全方位云台。
优选地，所述穿戴头盔包括双目视觉系统。
本发明提出的远程控制机器人系统，能够通过穿戴式控制装置的穿戴头盔和连动式手臂操作杆采集控制人员的头部和手臂运动信号，并将运动信号发送到机器人端，机器人根据运动信号控制图像采集装置和机械臂做出与控制人员的手臂和头部相同的动作，从而可以根据控制人员的头部和手臂动作来控制机器人做出相应的动作，简化机器人的操作方法，使机器人的操作更加灵活。
附图说明
图1为本发明提出的远程控制机器人系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种远程控制机器人系统，如图1所示，该远程控制机器人系统，包括穿戴式控制装置101和机器人102，穿戴式控制装置101和机器人102通过无线连接，
穿戴式控制装置101包括穿戴头盔1011、连动式手臂操作杆1012和无线通信装置1013，其中，穿戴头盔1011用于采集头部的运动信号并发送给无线通信装置1013，连动式手臂操作杆1012用于采集手臂的运动信号并发送给无线通信装置1013，无线通信装置1013用于接收穿戴头盔1011和连动式手臂操作杆1012采集的运动信号并将运动信号发送给机器人102；
机器人102包括底盘结构装置1021、机械手臂装置1022、图像采集装置1023、控制装置1024和无线通信装置1025，用于接收穿戴式控制装置101发送的运动信号并根据运动信号控制机器人102完成相应动作。
本发明提出的远程控制机器人系统，能够通过穿戴式控制装置的穿戴头盔和连动式手臂操作杆采集控制人员的头部和手臂运动信号，并将运动信号发送到机器人端，机器人根据运动信号控制图像采集装置和机械手臂装置做出与控制人员的手臂和头部相同的动作，从而可以根据控制人员的头部和手臂动作来控制机器人做出相应的动作，简化机器人的操作方法，使机器人的操作更加灵活。
在本发明实施例中，穿戴式控制装置101与机器人102可以通过无线串口通信。其中，无线串口的通信距离可以达到1.2KM。
在本发明的一个优选实施例中，连动式手臂操作杆1012包括至少五个位置传感器，分别用于采集手臂、大臂、小臂、手和手指的运动角度信息。
具体的，机械手臂装置1022包括手臂、大臂、小臂、手和手指最少五个自由度，通过至少五个位置传感器来采集连动式手臂操作杆1012的手臂、大臂、小臂、手和手指的运动角度信息，就可以根据运动角度信息确定机械手臂装置所需要进行的动作，使机械手臂装置的动作更加准确。
在本发明的一个优选实施例中，底盘结构装置1021为履带式底盘，其中，履带式底盘的四周安装有四个辅助三角履带。
详细的，履带式底盘越障能力、地形适应能力强，同时，为适应陡坡和崎岖不平的地面环境，在履带式底盘四周加装的四个辅助三角履带，通过四个三角履带的角度调整可以适应各种不同角度的陡坡和规避各种障碍物，并且当机器人需要在斜坡处停车作业时，可以调节两个辅助小履带将底盘撑起，降低车身倾斜程度，增加其在斜面的稳定性。
在本发明的一个优选实施例中，图像采集装置1023为全景相机。
全景相机，可以拍摄360度的照片，将机器人周围的图像全部采集。同时，全景相机可以连接到机器人的无线通信装置，通过无线通信装置将采集的视频实时共享到穿戴头盔1011，也可以将采集的视频发送到独立显示器上。
在本发明的一个优选实施例中，全景相机下方安装有全方位云台。
具体来说，云台是安装、固定全景相机的支撑设备，它可以扩大全景相机的扫描范围。云台接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的全景相机可以根据控制信号运动。
在本实施例中，云台可以接受穿戴式控制装置发送的信号，根据信号完成与穿戴头盔相应的动作，以
在本发明的一个优选实施例中，穿戴头盔包括双目视觉系统。
其中，双目视觉融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，获取图像中的距离信息。
穿戴头盔可以接受全景相机发送的实时视频，控制人员通过穿戴头盔，根据双目视觉系统，可以获取视频中图像的距离信息，从而使控制人员更加清晰的感应机器人端的视野，实现远程近景。
综上所述，本发明实施例至少可以实现如下效果：
在本发明实施例中，由于通过穿戴式控制装置的穿戴头盔和连动式手臂操作杆采集控制人员的头部和手臂运动信号，并将运动信号发送到机器人端，机器人根据运动信号控制图像采集装置和机械臂做出与控制人员的手臂和头部相同的动作，从而可以根据控制人员的头部和手臂动作来控制机器人做出相应的动作，简化机器人的操作方法，使机器人的操作更加灵活。
在本发明实施例中，通过至少五个位置传感器采集手臂、大臂、小臂、手和手指的运动角度信息，根据运动角度信息确定机械手臂装置所需要进行的动作，从而使机械手臂装置的动作更加准确。
在本发明实施例中，通过使用履带式底盘，并在履带式底盘四周加装的四个辅助三角履带，从而可以通过四个三角履带的角度调整可以适应各种不同角度的陡坡和规避各种障碍物，并且当机器人需要在斜坡处停车作业时，可以调节两个辅助小履带将底盘撑起，降低车身倾斜程度，增加其在斜面的稳定性。
在本发明实施例中，通过使用全景相机并在相机下方安装云台，从而可以使机器人观察的视野大幅增加。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种远程控制机器人系统，包括穿戴式控制装置和机器人，所述穿戴式控制装置和所述机器人通过无线连接，其特征在于：
所述穿戴式控制装置包括穿戴头盔、连动式手臂操作杆和无线通信装置，其中，所述穿戴头盔用于采集头部的运动信号并发送给所述无线通信装置，所述连动式手臂操作杆用于采集手臂的运动信号并发送给所述无线通信装置，所述无线通信装置用于接收所述穿戴头盔和所述连动式手臂操作杆采集的运动信号并将所述运动信号发送给所述机器人；
所述机器人包括底盘结构装置、机械手臂装置、图像采集装置、控制装置和无线通信装置，用于接收所述穿戴式控制装置发送的运动信号并根据所述运动信号控制机器人完成相应动作。
2.如权利要求1所述的远程控制机器人系统，其特征在于，所述连动式手臂操作杆包括至少五个位置传感器，分别用于采集手臂、大臂、小臂、手和手指的运动角度信息。
3.如权利要求1所述的远程控制机器人系统，其特征在于，所述底盘结构装置为履带式底盘；所述履带式底盘的四周安装有四个辅助三角履带。
4.如权利要求1所述的远程控制机器人系统，其特征在于，所述图像采集装置为全景相机。
5.如权利要求4所述的远程控制机器人系统，其特征在于，所述全景相机下方安装有全方位云台。
6.如权利要求1-5任一项所述的远程控制机器人系统，其特征在于，所述穿戴头盔包括双目视觉系统。
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