[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

本發明公開了一種交互式的空間遙操作系統，涉及航空航天技術領域。該系統包括：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。本發明提供的空間遙操作系統，通過力反饋設備對機械臂進行控制，能夠給用戶真實的力覺反饋信息，提高了用戶的感知，進而提高操作精度，同時，通過顯示終端對機械臂的虛擬景象進行顯示，能夠實現用戶在操作時直觀地獲取機械臂的運動狀態，相比于傳統的觀察機械臂的方法，有效地將時延控制在本地回路之外，即主系統中的力反饋設備和顯示終端的時延極小，能夠實現即時反饋，進而顯著提高系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，尤其涉及一種交互式的空間遙操作系統。

背景技術

空間機器人能夠輔助科學實驗在軌開展，處理高危、高難度以及機械式重復性勞動，從而節省成本、提高任務執行效率，拓展空間應用活動。然而，由于時延的存在，導致天地控制系統不穩定性增加。

現有的遙操作系統，通常是通過主端采集人手臂的關節運動狀態，并將其映射到從端的機器人，實現對機器人的控制，無法降低時延對系統穩定性的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種交互式的空間遙操作系統。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種交互式的空間遙操作系統，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。

本發明的有益效果是：本發明提供的空間遙操作系統，通過力反饋設備對機械臂進行控制，并通過處理終端計算虛擬機械臂產生的接觸力，通過力反饋設備反饋給用戶，能夠給用戶真實的力覺反饋信息，提高了用戶的感知，進而提高操作精度，同時，通過顯示終端對機械臂的虛擬景象進行顯示，能夠實現用戶在操作時直觀地獲取機械臂的運動狀態，相比于傳統的觀察機械臂的方法，有效地將時延控制在本地回路之外，即主系統中的力反饋設備和顯示終端的時延極小，能夠實現即時反饋，進而顯著提高系統的穩定性。

本發明附加的方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發明空間遙操作系統的實施例提供的結構框架示意圖；

圖2為本發明空間遙操作系統的其他實施例提供的虛擬場景示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實施例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

如圖1所示，為本發明空間遙操作系統的實施例提供的結構框架示意圖，該空間遙操作系統包括：主系統1和從系統2，主系統1包括：顯示終端11、處理終端12和力反饋設備13，從系統2包括：機械臂21、控制終端22和空間模擬裝置，其中：

顯示終端11用于顯示虛擬場景中的虛擬的機械臂21，力反饋設備13用于獲取用戶的操作信息，處理終端12用于根據操作信息計算機械臂21各關節的角度，并根據角度更新顯示終端11顯示的虛擬的機械臂21的末端位姿，并根據更新后的末端位姿計算虛擬的機械臂21產生的接觸力，力反饋設備13還用于輸出接觸力；