[發明專利]一種交互式的空間遙操作系統

在審

• 申請號: 201811496030.0
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109794918A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 梁驥;于歌;郭麗麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: B25J3/00
• 分類號: B25J3/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;吳佳

1.一種交互式的空間遙操作系統，其特征在于，包括：主系統和從系統，所述主系統包括：顯示終端、處理終端和力反饋設備，所述從系統包括：機械臂、控制終端和空間模擬裝置，其中：

所述顯示終端用于顯示虛擬場景中的虛擬機械臂，所述力反饋設備用于獲取用戶的操作信息，所述處理終端用于根據所述操作信息計算所述機械臂各關節的角度，并根據所述角度更新所述顯示終端顯示的所述虛擬機械臂的末端位姿，并根據更新后的所述末端位姿計算所述虛擬機械臂產生的接觸力，所述力反饋設備還用于輸出所述接觸力；

所述控制終端用于根據所述角度控制所述機械臂的各關節運動，實現所述機械臂對所述空間模擬裝置的遙操作。

2.根據權利要求1所述的空間遙操作系統，其特征在于，所述操作信息包含期望末端位姿，所述處理終端具體用于根據運動學逆解算法對所述期望末端位姿進行計算，得到所述機械臂各關節的角度。

3.根據權利要求2所述的空間遙操作系統，其特征在于，根據以下公式計算所述機械臂各關節的角度：

θ^*＝argmin(||X_des-X(θ)||²)

其中，X_des為所述機械臂的期望末端位姿，X(θ)為由機械臂正運動學算法求得的所述機械臂的當前末端位姿，θ^*為所述期望末端位姿對應的所述機械臂各關節的角度。

4.根據權利要求1所述的空間遙操作系統，其特征在于，根據以下公式計算所述虛擬機械臂產生的接觸力：

其中，F為接觸力，n為常數，n＝1.5，k由接觸材料的彈性模量和泊松比決定，δ為接觸過程中的嵌入深度，r為接觸半徑，c為變形后的恢復系數。

5.根據權利要求1所述的空間遙操作系統，其特征在于，所述顯示終端為虛擬現實顯示設備。

6.根據權利要求1所述的空間遙操作系統，其特征在于，所述顯示終端還用于顯示所述機械臂各關節的角度、所述空間模擬裝置以及所述機械臂所處的空間模擬環境。

7.根據權利要求1所述的空間遙操作系統，其特征在于，所述處理終端用于根據緩存隊列的方式，將待發送的所述角度進行緩存，并在經過預設時間后，從隊列中取出所述角度，發送給所述控制終端。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的空間遙操作系統，其特征在于，所述空間模擬裝置包括操作臺、培養皿、培養皿蓋、滴管、玻璃棒、注射器以及支架。