CN109693238A - 一种多传感器信息显示方法、设备和人体随动遥操作机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多传感器信息显示方法、设备和人体随动遥操作机器人，属于机器人技术领域，方法包括，操纵端接收机器人端发送的多传感器信息；操纵端将接收的多传感器信息转换为显示信息；操纵端根据多传感器信息中的健康检查状态信息，控制机器人是否发送多传感器信息；健康检查状态正常时，根据操纵使能选择，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示。本发明实现了对机器人端的多种类型传感信息的采集，使操纵人员对机器人的执行结果更加了解；按照操作动作显示相应的采集信息，避免了全部信息都一直显示，影响操纵人员的观察；显示切换顺畅，延时小，用户体验良好。

Description

一种多传感器信息显示方法、设备和人体随动遥操作机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种多传感器信息显示方法、设备和人体随动遥操作机器人。

背景技术

人体随动遥操作机器人一般包括机器人端和操纵端，操纵人员可在操纵端，控制机器人完成具体任务，可用于资源开发、核废料清理、排爆、高压高危作业等特种工作环境。为了更加准确的掌握机器人的状态、运动以及操控信息，需要采集机器人多方面信息进行显示，方便操纵人员实时了解机器人的状态和执行情况，但过多的信息同时在操纵端屏幕显示，使操纵端屏幕信息过于混乱，不利于操纵人员的观察，影响操纵人员对机器人的操纵。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多传感器信息显示方法、设备和人体随动遥操作机器人，按照操作端的操作显示相应的采集信息，避免了全部信息都一直显示，影响操纵人员的观察。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种多传感器信息显示方法，包括：

操纵端接收机器人端发送的多传感器信息；

所述操纵端将接收的多传感器信息转换为显示信息；

操纵端根据多传感器信息中的健康检查状态信息，判断机器人端运行是否正常；

如果正常，所述操纵端持续接收多传感器信息，根据操纵使能选择，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示。

进一步地，所述操纵端的操纵使能选择包括，操纵杆使能和数据衣使能；

响应于所述操纵杆使能，所述操纵端通过控制操纵杆产生操纵指令，发送到所述机器人端，以使所述机器人端根据所述操纵指令执行相应的动作，并返回执行结果信息到所述操纵端；所述操纵端根据所述执行结果信息选择相应的多传感器信息进行显示；

响应于所述数据衣使能，所述操纵端通过采集数据衣的信息产生操纵指令，发送到所述机器人端，以使所述机器人端根据所述操纵指令执行相应的动作，并返回执行结果信息到所述操纵端；所操纵端根据所述执行结果选择相应的多传感器信息进行显示。

进一步地，根据操纵杆使能，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示，包括：

所述操纵端获取操纵杆使能信息；通过控制操纵杆产生操纵杆指令，所述操纵杆指令包括机器人行进指令和机器人腰部姿态指令；

所述操纵端发送操纵杆指令到机器人端，控制机器人端执行相应的操纵；

所述操纵端获取由设置在所述机器人端上的多传感器返回的机器人对操纵动作的执行结果信息；

所述操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的多传感器信息处理成显示信息在所述显示设备上显示，用于操纵人员观察机器人执行情况。

进一步地，根据数据衣使能，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示，包括：

所述操纵端获取数据衣使能信息；通过由操纵人员穿着的数据衣产生机器人拟人动作操纵指令；

所述操纵端发送机器人拟人动作操纵指令到所述机器人端，控制所述机器人端执行相应的操纵动作；

所述操纵端获取由设置在所述机器人端上的多传感器返回的机器人对操纵动作的执行结果信息；

所述操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的多传感器信息处理成显示信息在所述显示设备上显示，用于操纵人员观察机器人执行情况。

一种多传感器信息显示设备，包括：设置在机器人端的多传感器信息采集单元、图传发送电台；设置在操纵端的图传接收电台、显示处理单元、显示控制单元和显示单元；

所述多传感器信息采集单元，用于采集机器人端的电源上报信息、姿态信息、温度信息、气体信息、机械臂负载状态信息、测距信息和机器人系统健康检查状态信息；

所述图传发送电台，用于将所述多传感器信息采集单元采集的信息，传送到操纵端；

所述图传接收电台，用于接收所述图传发送电台传送的多传感器信息；

所述显示处理单元，用于并将多传感器信息转换为包括文字、表格、图像和视频在内的显示信息；

所述显示控制单元，用于控制操纵端显示单元当前的显示内容；

所述显示单元，用于显示当前的显示内容，所述显示单元包括显示器和VR眼镜。

进一步地，所述多传感器信息采集单元包括电源检测器、姿态传感器、温度传感器、气体传感器、负载状态传感器、测距雷达和系统健康监测器；

所述电源检测器，检测机器人端供电情况，生成电源上报信息；

所述姿态传感器，检测机器人的姿态动作，生成姿态信息；

所述温度传感器，采集机器人的环境温度信息以及电机温度信息；

所述气体传感器，采集机器人的环境气体构成，生成气体信息；

所述负载状态传感器，采集机器人的机械臂负载状态信息；

所述测距雷达，采集机器人距离目标或者行进过程中的障碍物的距离信息；

所述系统健康监测器，根据采集的包括电机温度信息和姿态信息中的加速度信息，判别机器人系统中各部件的健康状态。

进一步地，所述多传感器信息采集单元包括多参数集成测量电路，所述多参数集成测量电路对采集的多传感器信息，进行多传感参数集成变换。

进一步地，所述图传发送电台和所述图传接收电台之间采用低频无线通信方法进行数据通信；所述低频为通信频率小于1GHz。

进一步地，所述显示控制单元，根据操纵端的操纵使能选择，控制显示单元的显示内容。

一种人体随动遥操作机器人，包括上述多传感器信息显示设备。

本发明有益效果如下：

1.实现了对机器人端的多种类型传感信息的采集，使操纵人员对机器人的执行结果更加了解；

2.按照操作动作显示相应的采集信息，避免了全部信息都一直显示，影响操纵人员的观察。

3.显示切换顺畅，延时小，用户体验良好。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例中的多传感器信息显示方法流程图；

图2为本发明实施例中的多传感器信息显示设备组成连接示意图；

图3为本发明实施例中的多参数集成测量电路组成连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一、

本实施例公开了一种多传感器信息显示方法，该方法可用于的人体随动遥操作机器人包括机器人端和操纵端(本地端)，操纵端负责对机器人端发出操纵指令并监控机器人端的指令执行结果情况；机器人端执行操纵指令并反馈执行结果情况到操纵端。

如图1所示，本实施例的多传感器信息显示方法包括以下步骤：

步骤S101、操纵端接收机器人端发送的多传感器信息；

所述多传感器信息由设置在机器人端的包括电源检测器、姿态传感器、温度传感器、气体传感器、负载状态传感器、测距雷达和系统健康监测器的多传感器采集，采集信息包括电源上报信息、姿态信息、温度信息、气体信息、机械臂负载状态信息、测距信息和健康检查状态信息；

步骤S102、操纵端将接收的多传感器信息转换为包括文字、表格、图像和视频在内的显示信息；

步骤S103、操纵端根据多传感器信息中的健康检查状态信息，判断机器人端运行是否正常；

具体的，如果异常，则生成异常提示信息，控制机器人停止发送多传感器信息；如果正常，生成待输入命令信息，控制机器人持续发送多传感器信息；

所述异常提示信息，一方面发送到操纵端的显示设备上显示，提醒操纵人员机器人发生故障，另一方面发送到机器人端，控制机器人停止发送多传感器信息；

所述待输入命令信息，一方面输出到操纵端的显示设备，通知显示设备准备显示；另一方面输出到机器人端，控制机器人持续发送多传感器信息。

步骤S104、所述操纵端判断机器人端运行正常后，根据操纵使能选择，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示。

具体的，所述操纵端的操纵使能选择包括，操纵杆使能和数据衣使能；

本实施例中，操纵端设置有两个操纵杆，第一操纵杆和第二操纵杆；两个操纵杆在操纵杆使能有效情况下，能产生控制机器人端的操纵指令；

第一操纵杆，用于对机器人前进、后退以及转向等与行进有关的动作进行控制。

第二操纵杆，用于对机器人腰部俯仰和转动有关的姿态进行控制。

在操纵杆使能有效时，在操纵端通过控制操纵杆产生操纵指令，机器人端根据操纵指令执行相应的动作，返回执行结果信息到操纵端；所述显示设备显示与执行结果相关的显示信息；

优选的，在操纵杆使能有效时，具体的多传感器显示方法包括，

1)操纵端获取操纵杆使能信息，操作人员通过控制操纵杆产生操纵杆指令；所述操纵杆指令包括机器人行进指令和机器人腰部姿态指令；

2)操纵端发送操纵杆指令到机器人端，控制机器人端执行相应的操纵；设置在机器人端上的多传感器获取操纵动作的执行结果信息，返回到操纵端；

3)操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的显示信息显示在所述显示设备上，用于操纵人员观察机器人执行情况。

本实施例中，操纵端设置有数据衣，操纵人员穿着数据衣，在数据衣使能有效时，数据衣根据操纵人员做出的动作，产生机器人拟人动作操纵指令，发送到机器人端，控制机器人做出拟人动作，执行相关任务；

在数据衣使能有效时，在操纵端通过采集数据衣信息产生操纵指令，机器人端根据操纵指令执行相应的动作，返回执行结果信息到操纵端；所述显示设备显示与执行结果相关的显示信息。

优选的，在数据衣使能有效时，具体的多传感器显示方法包括，

1)操纵端获取数据衣使能信息，操纵人员通过穿着数据衣产生机器人拟人动作操纵指令；

2)操纵端发送机器人拟人动作操纵指令到机器人端，控制机器人端执行相应的操纵动作；设置在机器人端上的多传感器获取操纵动作的执行结果信息，返回到操纵端；

3)操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的显示信息显示在所述显示设备上，用于操纵人员观察机器人执行情况。

本实施例通过多种类型传感信息采集多传感器信息，使操纵人员对机器人的执行结果更加了解；使用操纵使能选择，按照操作动作显示相应的采集信息，避免了全部信息都一直显示，影响操纵人员的观察，而且由于显示内容减少，使显示切换顺畅，延时小，用户体验良好。

实施例二、

本实施例还公开了一种多传感器信息显示设备，如图2所示，包括：

设置在机器人端的多传感器信息采集单元、图传发送电台；

设置在操纵端的图传接收电台、显示处理单元、显示控制单元和显示单元。

具体的，

所述多传感器信息采集单元，用于采集机器人端的电源上报信息、姿态信息、温度信息、气体信息、机械臂负载状态信息、测距信息和机器人系统健康检查状态信息；

所述图传发送电台，用于将所述多传感器信息采集单元采集的信息，传送到操纵端；

所述图传接收电台，用于接收所述图传发送电台传送的多传感器信息；

所述显示处理单元，用于并将多传感器信息转换为包括文字、表格、图像和视频在内的显示信息；

所述显示控制单元，用于控制操纵端显示单元当前的显示内容；

所述显示单元，用于显示当前的显示内容，所述显示单元包括显示器和VR眼镜。

优选的，所述多传感器信息采集单元包括电源检测器、姿态传感器、温度传感器、气体传感器、负载状态传感器、测距雷达和系统健康监测器；分别安装在机器人端对应的部件上。

所述电源检测器，检测机器人端供电情况，生成电源上报信息；

所述姿态传感器，检测机器人的姿态动作，生成姿态信息；

所述温度传感器，采集机器人的环境温度信息以及电机温度信息；在机器人关节电机做大幅度动作时，电机温度的高低可直接反映出关节的健康状态；

所述气体传感器，采集机器人的环境气体构成，生成气体信息；由于机器人端在应用时，会进入一些核生化或火灾等不适于人进入的环境，而掌握环境中的气体成分是必要的，因此，机器人端装配有气体传感器；

所述负载状态传感器，采集机器人的机械臂负载状态信息；

所述测距雷达，采集机器人距离目标或者行进过程中的障碍物的距离信息；

所述系统健康监测器，根据包括电机温度信息和姿态信息中的加速度信息，确定机器人系统中各部件的健康状态。

特殊的，所述多传感器信息采集单元包括多参数集成测量电路，所述多参数集成测量电路对采集的多传感器信息，进行多传感参数集成变换。

机器人内部线缆非常繁多，若采用常规传感器布线方式则会进一步增加系统内部的布局布线压力，同时其它各类线缆也可能会对传感信息造成干扰，影响传感测量精确度。由于来自传感器的电信号一般不能用数据采集设备直接测量，最主要的问题是它们大多数输出电压非常小，且极易受噪声影响，而有些信号又可能存在很高的尖峰值。因此在将他们转换为数字量之前需要先进行放大、滤波或隔离等预处理，即信号调理。信号调理装置对于一个测试系统的性能优劣往往有至关重要的影响。

本实施例拟采用的多参数集成测量电路通过多传感参数集成变换及无线传感的技术途径予以解决上述问题；

特殊的，如图3所示，所述多参数集成测量电路包括多路选择器、可编程增益放大器、24位高精度ADC、精密电压源、精准振荡器、内置温度传感器和数字输出接口部件。

多路选择器为与多种传感器相连的多路复用型高精度接口；接收多种传感器的输出信号；

可编程增益放大器，对接收到的传感器进行相应增益的放大；

24位高精度ADC，为低噪声、低漂移缓冲ADC，对放大后的传感器信号进行高精度采样，得到高精度的传感器数字信号；

数字输出接口，将高精度传感器数字信号传输到图传发送电台；

所述多参数集成测量电路能够以0.1℃的准确度和0.001℃的分辨率直接实现RTD、热电偶、热敏电阻器和外部二极管的数字化；

通过设置精密电压源、精准振荡器及内置温度传感器确保了多参数集成测量电路的测量的准确性。

由于采用集成测量技术，减少了功耗、重量和布线的复杂度。

优选的，所述图传发送电台和所述图传接收电台之间采用低频无线通信方法进行数据通信；所述低频为通信频率小于1GHz。

具体的，所述显示控制单元，根据操纵端的操纵使能选择，控制显示单元的显示内容。

具体的，所述操纵端的操纵使能选择包括，操纵杆使能和数据衣使能；

本实施例中，操纵端设置有两个操纵杆，第一操纵杆和第二操纵杆；两个操纵杆在操纵杆使能有效情况下，能产生控制机器人端的操纵指令；

第一操纵杆，用于对机器人前进、后退以及转向等与行进有关的动作进行控制。

第二操纵杆，用于对机器人腰部俯仰和转动有关的姿态进行控制。

在操纵杆使能有效时，在操纵端通过控制操纵杆产生操纵指令，机器人端根据操纵指令执行相应的动作，返回执行结果信息到操纵端；所述显示设备显示与执行结果相关的显示信息；

本实施例中，操纵端设置由数据衣，操纵人员穿着数据衣，在数据衣使能有效时，数据衣根据操纵人员做出的动作，产生机器人拟人动作操纵指令，发送到机器人端，控制机器人做出拟人动作，执行相关任务；

在数据衣使能有效时，在操纵端通过采集数据衣信息产生操纵指令，机器人端根据操纵指令执行相应的动作，返回执行结果信息到操纵端；所述显示设备显示与执行结果相关的显示信息。

本实施例通过多种类型传感信息采集多传感器信息，使操纵人员对机器人的执行结果更加了解；使用操纵使能选择，按照操作动作显示相应的采集信息，避免了全部信息都一直显示，影响操纵人员的观察，而且由于显示内容减少，使显示切换顺畅，延时小，用户体验良好。

本实施例还公开了一种人体随动遥操作机器人，包括机器人端和操纵端(本地端)，操纵端负责对机器人端发出操纵指令并监控机器人端的指令执行结果情况；机器人端执行操纵指令并反馈通过多传感器采集形成包括多传感器信息的执行结果情况到操纵端。

机器人端设置多传感器信息采集单元、图传发送电台；

操纵端设置图传接收电台、显示处理单元、显示控制单元和显示单元。

其中，

所述多传感器信息采集单元，用于采集机器人端的电源上报信息、姿态信息、温度信息、气体信息、机械臂负载状态信息、测距信息和机器人系统健康检查状态信息；

所述图传发送电台，用于将所述多传感器信息采集单元采集的信息，传送到操纵端；

所述图传接收电台，用于接收所述图传发送电台传送的多传感器信息；

所述显示处理单元，用于并将多传感器信息转换为包括文字、表格、图像和视频在内的显示信息；

所述显示控制单元，用于控制操纵端显示单元当前的显示内容；

所述显示单元，用于显示当前的显示内容，所述显示单元包括显示器和VR眼镜。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多传感器信息显示方法，其特征在于，包括：

操纵端接收机器人端发送的多传感器信息；

所述操纵端将接收的多传感器信息转换为显示信息；

操纵端根据多传感器信息中的健康检查状态信息，判断机器人端运行是否正常；

如果正常，所述操纵端持续接收多传感器信息，根据操纵使能选择，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示。

2.根据权利要求1所述的多传感器信息显示方法，其特征在于，所述操纵端的操纵使能选择包括，操纵杆使能和数据衣使能；

响应于所述操纵杆使能，所述操纵端通过控制操纵杆产生操纵指令，发送到所述机器人端，以使所述机器人端根据所述操纵指令执行相应的动作，并返回执行结果信息到所述操纵端；所述操纵端根据所述执行结果信息选择相应的多传感器信息进行显示；

响应于所述数据衣使能，所述操纵端通过采集数据衣的信息产生操纵指令，发送到所述机器人端，以使所述机器人端根据所述操纵指令执行相应的动作，并返回执行结果信息到所述操纵端；所操纵端根据所述执行结果选择相应的多传感器信息进行显示。

3.根据权利要求2所述的多传感器信息显示方法，其特征在于，根据操纵杆使能，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示，包括：

所述操纵端获取操纵杆使能信息；通过控制操纵杆产生操纵杆指令，所述操纵杆指令包括机器人行进指令和机器人腰部姿态指令；

所述操纵端发送操纵杆指令到机器人端，控制机器人端执行相应的操纵；

所述操纵端获取由设置在所述机器人端上的多传感器返回的机器人对操纵动作的执行结果信息；

所述操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的多传感器信息处理成显示信息在所述显示设备上显示，用于操纵人员观察机器人执行情况。

4.根据权利要求2所述的多传感器信息显示方法，其特征在于，根据数据衣使能，选择相应的显示信息内容，在操纵端的显示设备中进行显示，包括：

所述操纵端获取数据衣使能信息；通过由操纵人员穿着的数据衣产生机器人拟人动作操纵指令；

所述操纵端发送机器人拟人动作操纵指令到所述机器人端，控制所述机器人端执行相应的操纵动作；

所述操纵端获取由设置在所述机器人端上的多传感器返回的机器人对操纵动作的执行结果信息；

所述操纵端将所述执行结果信息中包含动作信息、视频信息在内的多传感器信息处理成显示信息在所述显示设备上显示，用于操纵人员观察机器人执行情况。

5.一种多传感器信息显示设备，其特征在于，包括：设置在机器人端的多传感器信息采集单元、图传发送电台；设置在操纵端的图传接收电台、显示处理单元、显示控制单元和显示单元；

所述多传感器信息采集单元，用于采集机器人端的电源上报信息、姿态信息、温度信息、气体信息、机械臂负载状态信息、测距信息和机器人系统健康检查状态信息；

所述图传发送电台，用于将所述多传感器信息采集单元采集的信息，传送到操纵端；

所述图传接收电台，用于接收所述图传发送电台传送的多传感器信息；

所述显示处理单元，用于并将多传感器信息转换为包括文字、表格、图像和视频在内的显示信息；

所述显示控制单元，用于控制操纵端显示单元当前的显示内容；

所述显示单元，用于显示当前的显示内容，所述显示单元包括显示器和VR眼镜。

6.根据权利要求5所述的多传感器信息显示设备，其特征在于，所述多传感器信息采集单元包括电源检测器、姿态传感器、温度传感器、气体传感器、负载状态传感器、测距雷达和系统健康监测器；

所述电源检测器，检测机器人端供电情况，生成电源上报信息；

所述姿态传感器，检测机器人的姿态动作，生成姿态信息；

所述温度传感器，采集机器人的环境温度信息以及电机温度信息；

所述气体传感器，采集机器人的环境气体构成，生成气体信息；

所述负载状态传感器，采集机器人的机械臂负载状态信息；

所述测距雷达，采集机器人距离目标或者行进过程中的障碍物的距离信息；

所述系统健康监测器，根据采集的包括电机温度信息和姿态信息中的加速度信息，判别机器人系统中各部件的健康状态。

7.根据权利要求6所述的多传感器信息显示设备，其特征在于，所述多传感器信息采集单元包括多参数集成测量电路，所述多参数集成测量电路对采集的多传感器信息，进行多传感参数集成变换。

8.根据权利要求5所述的多传感器信息显示设备，其特征在于，所述图传发送电台和所述图传接收电台之间采用低频无线通信方法进行数据通信；所述低频为通信频率小于1GHz。

9.根据权利要求5所述的多传感器信息显示设备，其特征在于，所述显示控制单元，根据操纵端的操纵使能选择，控制显示单元的显示内容。

10.一种人体随动遥操作机器人，其特征在于，包括权利要求6-9任一所述多传感器信息显示设备。