一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法技术

本发明专利技术提供了一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，包括如下步骤：操作员手臂运动，带动穿戴式外骨骼运动捕捉器的双臂运动；将所述穿戴式外骨骼的运动捕捉器的每个自由度的角位移传感器获取的数据解算为操作员手臂姿态；将所述操作员手臂姿态通过远程通信传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作；通过所述双臂机器人的双臂配备的力矩传感器检测双臂机器人每个关节的受力情况；将所述力矩传感器获取的双臂机器人每个关节的受力情况解算为穿戴式外骨骼运动捕捉器每个自由度应产生的力反馈；通过控制配置在穿戴式外骨骼运动捕捉器各个自由度的力矩电机输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈。

An immersive dual arm robot humanoid remote control method

【技术实现步骤摘要】
一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法
本专利技术涉及一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，属于仿人机器人

技术介绍
在武警公安反恐防暴、战场作战、有害气体及核辐射等危险复杂的作业环境中，人类自身的局限性会导致其处于危险的情况中，因此机器人代替人类完成某些工作可以极大地弥补人体本身的劣势并发挥机器人的优势。通过远程操控机器人执行任务可以避免人类在危险环境中工作时受到伤害，还可以降低成本，提高工作效率。现有的遥控方式多为使用遥控装置或手动触控，操作不便，不易掌握技巧。对此也有一些前沿的技术提出体感交互的沉浸控制方式，利用人体动作捕捉技术、虚拟现实技术提供高临场感遥操作体验，但由于运动捕捉多利用光学、惯性传感器，故力反馈缺乏或不够完善。中国专利技术专利201710970363.1公开了一种应用人形机器人的空间站维修与维护方法。利用头戴显示器、kinect体感器实现对机器人的沉浸式远程操控。利用kinect或惯性传感器进行人体的运动捕捉，不能将双臂机器人作业工程中的接触情况有效回传，即没有力反馈，这使得操作员无法感知现场接触力大小，容易损坏操作对象或机器人。另外，没有力反馈意味着操作员凭空操作，保持动作的同时没有力觉反馈，容易导致疲劳，从而降低操作体验，提高失误概率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，利用具有力反馈的穿戴式外骨骼操作器及数据手套，用于解决现有操控系统因无力反馈造成的缺陷。本专利技术的技术方案如下。本专利技术第一方面提供一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，包括如下步骤：操作员手臂运动，带动穿戴式外骨骼运动捕捉器的双臂运动；将所述穿戴式外骨骼的运动捕捉器的每个自由度的角位移传感器获取的数据解算为操作员手臂姿态；将所述操作员手臂姿态通过远程通信传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作；通过所述双臂机器人的双臂配备的力矩传感器检测双臂机器人每个关节的受力情况；将所述力矩传感器获取的双臂机器人每个关节的受力情况解算为穿戴式外骨骼运动捕捉器每个自由度应产生的力反馈；通过控制配置在穿戴式外骨骼运动捕捉器各个自由度的力矩电机输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈。优选地，该方法还包括如下步骤：操作员通过数据手套控制双臂机器人的灵巧手同步动作；通过双臂机器人的灵巧手的触觉传感器采集抓握力信号；将所述抓握力信号解算为数据手套对应位置的振动，从而为操作员提供手部的力反馈。优选地，所述双臂机器人每个关节的受力为双臂机器人在远程控制下作业时产生的接触力。优选地，该方法还包括如下步骤：通过所述双臂机器人的头部视觉传感器采集作业现场的图像，并传递到所述操作员的头戴显示器，从而为操作员提供视觉反馈。本专利技术第二方面提供了一种沉浸式双臂机器人远程操控系统，包括穿戴式外骨骼运动捕捉器、显示器和通信装置；所述穿戴式外骨骼运动捕捉器具有多个自由度，每个自由度配置至少1个力矩电机和至少1个角位移传感器；所述通信装置用于与所述双臂机器人通信。优选地，所述穿戴式外骨骼运动捕捉器能够在操作员手臂的带动下运动，通过所述角位移传感器获取的数据解算所述操作员的手臂姿态；所述通信装置能够将所述操作员手臂姿态传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作。优选地，所述穿戴式外骨骼运动捕捉器力矩电机能够响应于每个自由度应产生的力反馈输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈；所述应产生的力反馈根据双臂机器人每个关节的受力情况解算。优选地，所述沉浸式双臂机器人远程操控系统还包括数据手套，用于控制双臂机器人的灵巧手同步动作，所述数据手套能够响应于对应位置应产生的振动反馈输出振动，为操作员提供手部的力反馈；所述振动反馈根据所述双臂机器人的触觉传感器采集的抓握力信号解算。优选地，所述显示器为头戴式显示器，其能够显示所述双臂机器人的头部视觉传感器采集的作业现场图像，为操作员提供视觉反馈。本专利技术第三方面提供了一种双臂机器人，包括基本对称的两个机械臂，以及用于与远程操控系统通信的通信装置，所述机械臂能够响应于所述远程操作系统发送的手臂姿态同步动作，其特征在于：所述机械臂的至少一部分关节具有力矩传感器，其能够测量所述机械臂在作业时关节的受力情况；所述双臂机器人还包括触觉传感器和头部视觉传感器；所述触觉传感器能够采集抓握力信号，所述头部视觉传感器用于采集作业现场的图像。通过以上技术方案，本专利技术能够取得如下技术效果。本专利技术的操控系统由穿戴式外骨骼运动捕捉器、数据手套、头戴显示器组成，结合穿戴式外骨骼运动捕捉器和数据手套结合提供全面的力反馈。本专利技术的操控系统在各个运动自由度配置用于产生力反馈效果的电机，通过控制电机的输出力矩为操作员提供力反馈。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中各个附图标记的含义如下：1、穿戴式外骨骼运动捕捉器；2、数据手套；3、头戴显示器；4、操作员；5、双臂机器人。具体实施方式实施例1本实施例提供了一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，包括如下步骤。操作员手臂运动，带动穿戴式外骨骼运动捕捉器的双臂运动；将所述穿戴式外骨骼的运动捕捉器的每个自由度的角位移传感器获取的数据解算为操作员手臂姿态；将所述操作员手臂姿态通过远程通信传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作；通过所述双臂机器人的双臂配备的力矩传感器检测双臂机器人每个关节的受力情况；将所述力矩传感器获取的双臂机器人每个关节的受力情况解算为穿戴式外骨骼运动捕捉器每个自由度应产生的力反馈；通过控制配置在穿戴式外骨骼运动捕捉器各个自由度的力矩电机输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈。在一优选的实施方式中，该方法还包括如下步骤：操作员通过数据手套控制双臂机器人的灵巧手同步动作；通过双臂机器人的灵巧手的触觉传感器采集抓握力信号；将所述抓握力信号解算为数据手套对应位置的振动，从而为操作员提供手部的力反馈。在一优选的实施方式中，所述双臂机器人每个关节的受力为双臂机器人在远程控制下作业时产生的接触力。在一优选的实施方式中，该方法还包括如下步骤：通过所述双臂机器人的头部视觉传感器采集作业现场的图像，并传递到所述操作员的头戴显示器，从而为操作员提供视觉反馈。实施例2本实施例提供了一种沉浸式双臂机器人远程操控系统，包括穿戴式外骨骼运动捕捉器、显示器和通信装置。所述穿戴式外骨骼运动捕捉器具有多个自由度，每个自由度配置至少1个力矩电机和至少1个角位移传感器；所述通信装置用于与所述双臂机器人通信。在一优选的实施方式中，所述穿戴式外骨骼运动捕捉器能够在操作员手臂的带动下运动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，包括如下步骤：/n操作员手臂运动，带动穿戴式外骨骼运动捕捉器的双臂运动；/n将所述穿戴式外骨骼的运动捕捉器的每个自由度的角位移传感器获取的数据解算为操作员手臂姿态；/n将所述操作员手臂姿态通过远程通信传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作；/n通过所述双臂机器人的双臂配备的力矩传感器检测双臂机器人每个关节的受力情况；/n将所述力矩传感器获取的双臂机器人每个关节的受力情况解算为穿戴式外骨骼运动捕捉器每个自由度应产生的力反馈；/n通过控制配置在穿戴式外骨骼运动捕捉器各个自由度的力矩电机输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈。/n

【技术特征摘要】
1.一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，包括如下步骤：
操作员手臂运动，带动穿戴式外骨骼运动捕捉器的双臂运动；
将所述穿戴式外骨骼的运动捕捉器的每个自由度的角位移传感器获取的数据解算为操作员手臂姿态；
将所述操作员手臂姿态通过远程通信传递至双臂机器人，从而实现所述双臂机器人的双臂与操作员手臂同步动作；
通过所述双臂机器人的双臂配备的力矩传感器检测双臂机器人每个关节的受力情况；
将所述力矩传感器获取的双臂机器人每个关节的受力情况解算为穿戴式外骨骼运动捕捉器每个自由度应产生的力反馈；
通过控制配置在穿戴式外骨骼运动捕捉器各个自由度的力矩电机输出力矩，为操作员的所述手臂提供力反馈。


2.根据权利要求1所述的一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：
操作员通过数据手套控制双臂机器人的灵巧手同步动作；
通过双臂机器人的灵巧手的触觉传感器采集抓握力信号；
将所述抓握力信号解算为数据手套对应位置的振动，从而为操作员提供手部的力反馈。


3.根据权利要求2所述的一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，其特征在于，所述双臂机器人每个关节的受力为双臂机器人在远程控制下作业时产生的接触力。


4.根据权利要求1所述的一种沉浸式双臂机器人仿人远程操控方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：
通过所述双臂机器人的头部视觉传感器采集作业现场的图像，并传递到所述操作员的头戴显示器，从而为操作员提供视觉反馈。


5.一种沉浸式双臂机器人远程操控系统，包括穿戴式外骨骼运动捕捉器、显示器和通信装置；
所述穿戴式外骨骼运动捕捉器具有多个自由度，每个自由度配置至少1个力矩电机和至少1个角位移传感器；

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京凡川智能机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11