CN108340345A - 基于3d技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D虚拟现实技术领域，具体是涉及一种基于3D技术的机器人及机械臂状态的远程呈现的方法。所述方法利用OpenGL三维显示，通过对机器人的各个关节角度和姿态角度的解算，将远程机器人的形态以3D的方式呈现在远程操控计算机的屏幕上，以便于机器人操作人员实时判断机器人的状态，提高机器人的工作效率，并且减少了操作人员的失误操作。

Description

基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法
技术领域
本发明涉及3D虚拟现实技术领域，具体是涉及一种基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现的方法。
背景技术
对机器人远程控制和作业时，操作人员需要对机器人的关节角度以及姿态做精准的判断，现有的解决方案是通过机器人本身的摄像头返回的视频图像以及一些状态数值的反馈来判断，由于摄像头是安装在机器人本体之上，所以通过摄像头视频很难观察到机器人的全局状态，通过反馈的姿态等数值也很难直观的判断机器人及其机械臂的状态。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现的方法。利用OpenGL三维显示技术，通过对机器人的各个关节角度和姿态角度的解算，将远程机器人的形态以3D的方式呈现在远程操控计算机的屏幕上，方便了机器人操作人员实时判断机器人的状态，提高了机器人的工作效率，并且极大的减少了操作人员的误操作。
本发明是通过以下技术方案实现的：
基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，所述方法利用OpenGL三维显示技术，通过对机器人的各个关节角度和姿态角度的解算，将远程机器人的形态以3D的方式呈现在远程操控计算机的屏幕上，以便于机器人操作人员实时判断机器人的状态，提高机器人的工作效率，并且减少了操作人员的误操作。
进一步地，所述方法具体为：
通过机器人角度采集模块采集机器人各个关节的角度传感器数据，并加以换算获得真实的角度数据；
通过机器人姿态数据采集模块采集机器人的三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴磁力计相应的数据，通过计算得到机器人的实时姿态数据；
通过机器人数据传输模块将机器人的所述角度数据和所述姿态数据打包，并通过数据传输模块将机器人的相关数据无线传输到远程计算机；
所述远程计算机接收机器人的数据包并解析数据包得到相应的姿态数据和角度数据，通过OPENGL三维显示技术将机器人的三维模型远程呈现在计算机屏幕上，三维模型真实再现了机器人的关节角度以及机器人的俯仰角、滚转角和方向角。
进一步地，操作人员能够通过触摸改变观察机器人的所述三维模型的视角，通过两点触摸改变所述三维模型的大小。
进一步地，操作人员能够通过鼠标拖动改变观察机器人的所述三维模型的视角以及通过鼠标滚轮滚动所述三维模型的大小。
进一步地，机器人所述三维模型能够叠加在软件的视频画面上，实现了背景透明化，减小占用软件界面的面积。
其中，OpenGL是现有技术中非常成熟的三维显示技术。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法解决了现有技术中机器人状态信息显示不直观的问题，能够实现远程3D形式显示机器人状态。
本发明所述方法显示的模型和真实机器人相似度高，不仅包含机器人的角度信息，还包括机器人的姿态信息；本发明方法中所涉及的远程呈现的机器人模型人机交互方便，机器人模型可以通过触摸改变观察机器人模型的视角，通过两点触摸改变模型的大小，同时，也可以通过鼠标拖动改变观察机器人模型的视角以及通过鼠标滚轮滚动改变模型的大小；机器人的模型可以叠加在软件的视频画面上，并且实现了背景透明化，保证了最小面积的占用软件界面。
3D机器人模型的显示方式为无背景的叠加在其他窗口之上，操作人员与3D机器人模型的交互方式为屏幕触摸和鼠标操作。数据的采集和传输实时高效，模型的状态和真实的机器人的状态高度一致。
附图说明
图1为一种能够采用实施例1所述方法进行远程呈现的机器人；
图2为本发明实施例中基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现效果。
附图标记：
1.底盘；2.支臂关节；3.大臂旋转关节；4.大臂俯仰关节；5.小臂俯仰关节；6.手腕俯仰关节；7.前手爪夹持关节；8.前手爪旋转关节；9.后手爪旋转关节；10.后手爪夹持关节。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种采用上述方法进行远程呈现的机器人。其中支臂关节2和底盘1连接，大臂旋转关节3和底盘1连接，大臂俯仰关节4和大臂旋转关节3连接，小臂俯仰关节5和大臂俯仰关节4连接，手腕俯仰关节6和小臂俯仰关节5连接，前手爪旋转关节8以及9和手腕俯仰关节6连接，前手爪夹持关节7和前手爪旋转关节8连接，后手爪夹持关节10和后手爪旋转关节9连接。
实施例2
本实施例提供了一种在远程计算机端实时显示实施例1所述机器人中各个部件连接状态（即角度）的信息的方法。所述方法具体为：
通过机器人角度采集模块采集机器人各个关节的角度传感器数据，并加以换算获得真实的角度数据；
通过机器人姿态数据采集模块采集机器人的三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴磁力计相应的数据，通过计算得到机器人的实时姿态数据；
通过机器人数据传输模块将机器人的所述角度数据和所述姿态数据打包，并通过数据传输模块将机器人的相关数据无线传输到远程计算机；
所述远程计算机接收机器人的数据包并解析数据包得到相应的姿态数据和角度数据，通过OPENGL三维显示技术将机器人的三维模型远程呈现在计算机屏幕上，三维模型真实再现了机器人的关节角度以及机器人的俯仰角、滚转角和方向角。
操作人员能够通过触摸改变观察机器人的所述三维模型的视角，通过两点触摸改变所述三维模型的大小。或者操作人员能够通过鼠标拖动改变观察机器人的所述三维模型的视角以及通过鼠标滚轮滚动所述三维模型的大小。
机器人所述三维模型能够叠加在软件的视频画面上，实现了背景透明化，减小占用软件界面的面积。
其中，OpenGL是现有技术中非常成熟的三维显示技术。
如图2所示，远程计算机端机器人控制软件的右下角显示的机器人3D模型即本发明实施例1所述的机器人及机械臂的远程呈现，图中的机器人模型显示在视频界面上，可以通过手指触摸或者鼠标改变模型的呈现视角以及模型的大小；参考图1，该模型完全呈现了机器人各个部件之间的角度关系。

Claims (5)

1.基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，其特征在于，所述方法利用OpenGL三维显示技术，通过对机器人的各个关节角度和姿态角度的解算，将远程机器人的形态以3D的方式呈现在远程操控计算机的屏幕上，以便于机器人操作人员实时判断机器人的状态，提高机器人的工作效率，并且减少了操作人员的失误操作。
2.根据权利要求基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，其特征在于，所述方法具体为：
通过机器人角度采集模块采集机器人各个关节的角度传感器数据，并加以换算获得真实的角度数据；
通过机器人姿态数据采集模块采集机器人的三轴陀螺仪、三轴加速度计以及三轴磁力计相应的数据，通过计算得到机器人的实时姿态数据；
通过机器人数据传输模块将机器人的所述角度数据和所述姿态数据打包，并通过数据传输模块将机器人的相关数据无线传输到远程计算机；
所述远程计算机接收机器人的数据包并解析数据包得到相应的姿态数据和角度数据，通过OPENGL三维显示技术将机器人的三维模型远程呈现在计算机屏幕上，三维模型真实再现了机器人的关节角度以及机器人的俯仰角、滚转角和方向角。
3.根据权利要求2所述基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，其特征在于，操作人员能够通过触摸改变观察机器人的所述三维模型的视角，通过两点触摸改变所述三维模型的大小。
4.根据权利要求2所述基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，其特征在于，操作人员能够通过鼠标拖动改变观察机器人的所述三维模型的视角以及通过鼠标滚轮滚动所述三维模型的大小。
5.根据权利要求2所述基于3D技术的机器人及其机械臂状态的远程呈现方法，其特征在于，机器人所述三维模型能够叠加在软件的视频画面上，实现了背景透明化，减小占用软件界面的面积。
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