利索能及
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专利号: 2010106009976
申请人: 中国科学院深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种遥操作系统,其特征在于,包括主控端以及从动端,所述主控端用于建立主控端工作空间,并获取操作指令;所述从动端,用于建立从动端工作空间,根据操作指令在从动端工作空间中与操作对象发生碰撞,并反馈;

所述主控端包括:

主接口模块,用于建立主控端工作空间,并将所述从动端工作空间及主控端工作空间映射到虚拟空间中;

力反馈设备,用于获取操作指令,并根据所述操作指令在主控端工作空间中运动,得到运动状态;

主控制器,用于根据所述力反馈设备的运动状态计算并进行重力补偿得到从动端上的控制力;

所述从控端包括:

从接口模块,用于根据所述机械臂的位置建立从动端工作空间;

从控制器,用于根据所述控制力及虚拟空间控制机械臂的运动;

机械臂,用于在所述从动端工作空间中与操作对象碰撞,并反馈碰撞后的力。

2.根据权利要求1所述的遥操作系统,其特征在于,所述主控制端还包括:主伺服模块,用于获取所述力反馈设备中的设备状态;

交互模块,用于生成图形化界面,并在虚拟空间中展示所述设备状态以及机械臂在所述从动端工作空间的运动。

3.根据权利要求2所述的遥操作系统,其特征在于,所述从控制端还包括:从伺服模块,用于获取所述机械臂中的机械臂状态,并反馈所述机械臂的位置及运动状态。

4.根据权利要求1所述遥操作系统,其特征在于,所述主接口模块包括:校准单元,用于引导力反馈设备中与力反馈设备代理点相对应的位置至工作空间的原点,根据所述原点确定主控端工作空间;

映射构建单元,用于将所述从动端工作空间及主控端工作空间映射到虚拟空间中;

初始计算单元,用于从所述虚拟空间中获取机械臂代理点,并计算虚拟空间中力反馈设备代理点与机械臂代理点的初始距离差值。

5.根据权利要求4所述的遥操作系统,其特征在于,所述主控制器包括:获取单元,用于根据力反馈设备的运动状态得到力反馈设备代理点坐标,根据所述力反馈设备中上一时刻的跟随代理点坐标及力反馈设备代理点坐标得到当前时刻的跟随代理点坐标;

计算单元,用于根据所述当前时刻的跟随代理点坐标、初始距离差值以及机械臂中的速度得到从动端上的控制力;

补偿单元,用于对所述控制力进行重力补偿。

6.根据权利要求5所述的遥操作系统,其特征在于,所述从控端还包括:滤波器,用于对所述从动端上的控制力进行卷积滤波。

7.一种遥操作方法,包括以下步骤:

建立主控端工作空间和从动端工作空间,并将所述从动端工作空间及主控端空间映射到虚拟空间中;

获取所述主控端工作空间中力反馈设备的运动状态;

根据所述力反馈设备的运动状态计算并进行重力补偿得到从动端上的控制力;

根据所述控制力及虚拟空间控制机械臂在从动端工作空间中与操作对象碰撞,并反馈碰撞后的力。

8.根据权利要求7所述的遥操作方法,其特征在于,所述建立主控端工作空间和从动端工作空间,并将所述从动端工作空间及主控端空间映射到虚拟空间中的步骤为:引导力反馈设备中与力反馈设备代理点相对应的位置至工作空间的原点,根据所述原点确定主控端工作空间;

根据所述机械臂的位置确定从动端工作空间;

将所述从动端工作空间及主控端空间映射到虚拟空间中;

计算所述虚拟空间中反馈设备代理点与机械臂代理点的初始距离差值。

9.根据权利要求8所述的遥操作方法,其特征在于,所述根据所述力反馈设备的运动状态计算并进行重力补偿得到从动端上的控制力的步骤为:根据所述力反馈设备的运动状态得到力反馈设备代理点坐标;

根据力反馈设备中上一时刻的跟随代理点坐标及力反馈设备代理点坐标得到当前时刻的跟随代理点坐标;

根据所述当前时刻的跟随代理点坐标、初始距离差值以及机械臂中的速度得到从动端上的控制力;

对所述控制力进行重力补偿。

10.根据权利要求9所述的遥操作方法,其特征在于,所述对所述控制力进行重力补偿的步骤之前还包括:将所述从动端上的控制力进行卷积滤波。

11.根据权利要求7所述的遥操作方法,其特征在于,所述根据所述控制力及虚拟空间控制机械臂在从动端工作空间中与操作对象碰撞,并反馈碰撞后的力的步骤之后还包括:根据所述机械臂在从动端工作空间的运动反馈所述机械臂的位置及运动状态。