一种操作遥控对象的方法及操作系统技术方案

本发明专利技术提供一种操作被遥控对象的方法，包括：第一方位传感器采集遥控端在感知环境坐标系中的方向后，得出空间旋转方程；将遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值，并发送至被遥控对象；第二方位传感器采集被遥控对象在感知环境坐标系中的方向后，得出空间旋转方程；将所接收到的遥控端发送的空间运动值转换为被遥控对象的运动控制量；被遥控对象通过运动控制量在环境坐标系中运动。实施方法的操作系统，遥控端包括操作单元、第一方位传感器、计算模块a、转换模块a，被遥控对象包括电子罗盘、陀螺仪、第二方位传感器、计算模块b与转换模块b。本发明专利技术不受遥控器方位影响，可提高操作的便利性。

A method and operation system for operating remote control objects

The invention provides a method for operating the remote controlled object, which includes: the first azimuth sensor collects the direction of the remote control terminal in the perception environment coordinate system, obtains the spatial rotation equation, converts the spatial motion value of the operation unit in the remote control terminal into the spatial motion value in the environment coordinate system, and sends it to the remote controlled object; The azimuth sensor collects the direction of the remote-controlled object in the environmental coordinate system, and obtains the spatial rotation equation; converts the received spatial motion value sent by the remote-controlled end into the motion control quantity of the remote-controlled object; and the remote-controlled object moves in the environmental coordinate system through the motion control quantity. The operating system of the implementation method includes the operation unit, the first azimuth sensor, the calculation module a and the conversion module a. The remote controlled objects include the electronic compass, the gyroscope, the second azimuth sensor, the calculation module B and the conversion module B. The invention is not influenced by the position of the remote controller, and can improve the convenience of operation.

【技术实现步骤摘要】
一种操作遥控对象的方法及操作系统
本专利技术涉及一种操作方法，尤其是一种操作遥控对象的方法及操作系统。
技术介绍
现阶段玩具车、无人机等设备的遥控均是将被遥控对象的坐标系方向和遥控器的坐标系方向进行映射。操作者处于环境(世界)坐标系下对被遥控对象的运动移动和方向控制，需要将被遥控对象在环境(世界)坐标系下的运动转换到被遥控对象坐标系下的运动，再通过遥控器实施控制，增加了操作难度。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种不受遥控器方位影响，可提高操作便利性的一种操作遥控对象的方法及操作系统。为实现上述目的，本专利技术提供一种操作被遥控对象的方法，包括遥控端与被遥控对象，包括以下步骤：步骤1、遥控端通过第一方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出遥控端的空间旋转方程；步骤2、空间旋转方程将遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值，并将空间运动值发送至被遥控对象；步骤3、被遥控对象通过第二方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出被遥控对象空间旋转方程；步骤4、通过空间旋转方程将所接收到的由遥控端发送的空间运动值转换为被遥控对象的运动控制量；步骤5、被遥控对象通过运动控制量在环境坐标系中运动。上述的一种操作被遥控对象的方法，其中，在步骤1中，包括以下子步骤：步骤11、通过遥控器中的第一方位传感器以标定遥控器中的操作单元；步骤12、建立遥控器在环境坐标系中的初始坐标；步骤13、通过第一方位传感器采集到遥控端在感知环境坐标系中的偏转角，以得出遥控端的空间旋转方程。上述的一种操作被遥控对象的方法，其中，在步骤2中，包括以下子步骤：步骤21、利用下式以得出遥控器的空间旋转轴矢量L3：L3＝L1×L2，其中，L1为遥控器的方位初始状态，L2为遥控器的方位当前状态；步骤22、利用下式得出绕遥控器空间旋转轴矢量L3的轴旋转角度：cos(φ)＝L1·L2/(||L1||·||L2||))；步骤23、利用下式得出轴旋转角度φ的余弦值：φ＝acos(L1·L2/(||L1||·||L2||))。上述的一种操作被遥控对象的方法，其中，在步骤3中，包括以下子步骤：步骤31、通过被遥控对象中第二方位传感器的方位值以标定被遥控对象的运动控制量；步骤32、建立被遥控对象在环境坐标系中的初始坐标；步骤33、通过第二方位传感器采集被遥控对象在感知环境坐标系中的偏转角，以得出被遥控对象的空间旋转方程。上述的一种操作被遥控对象的方法，其中，在步骤4中，包括以下子步骤：步骤41、利用下式以得出被遥控对象的空间旋转轴矢量h3：h3＝h1×h2，其中，h1为被遥控对象的方位初始状态，h2为被遥控对象的方位当前状态；步骤42、利用下式得出被遥控对象空间旋转轴矢量h3的旋转角度：cos(α)＝h1·h2/(||h1||·||h2||))；步骤43、利用下式得出轴旋转角度φ的余弦值：α＝acos(h1·h2/(||h1||·||h2||))。步骤44、在接收到由遥控端发送的空间运动值后，将空间运动值转换为被遥控对象的方位值q＝inv(Rot)·p'，其中，inv(Rot)为矩阵Rot的逆矩阵，q为被遥控对象在其自身坐标系下的运动值指令，p'为被遥控对象在当前方位时接收到运动指令。本专利技术提供一种操作被遥控对象的操作系统，包括被遥控对象与遥控端，所述遥控端包括操作单元，所述被遥控对象包括电子罗盘与陀螺仪，其特征在于，所述遥控端还包括第一方位传感器、计算模块a、转换模块a；所述第一方位传感器，用于采集所述遥控端在感知环境坐标系中的方向；所述计算模块a，用于通过所述遥控端在感知环境坐标系中的方向，以计算得出所述遥控端的空间旋转方程；所述转换模块a，用于通过空间旋转方程将所述遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值；所述被遥控对象还包括第二方位传感器、计算模块b、转换模块b；所述第二方位传感器，用于采集所述被遥控对象在感知环境坐标系中的方向；所述计算模块b，用于通过所述被遥控对象在感知环境坐标系中的方向，以计算得出所述被遥控对象的空间旋转方程；所述转换模块b，用于通过空间旋转方程将所接收到的由遥控端发送的空间运动值转换为被遥控对象的运动控制量。上述的操作系统，其中，所述转换模块a的实施步骤如下：利用下式以得出遥控器的空间旋转轴矢量L3：L3＝L1×L2，其中，L1为遥控器的方位初始状态，L2为遥控器的方位当前状态；利用下式得出绕遥控器空间旋转轴矢量L3的轴旋转角度：cos(φ)＝L1·L2/(||L1||·||L2||))；利用下式得出轴旋转角度φ的余弦值：φ＝acos(L1·L2/(||L1||·||L2||))。上述的操作系统，其中，所述转换模块b的实施步骤如下：利用下式以得出被遥控对象的空间旋转轴矢量h3：h3＝h1×h2，其中，h1为被遥控对象的方位初始状态，h2为被遥控对象的方位当前状态；利用下式得出被遥控对象空间旋转轴矢量h3的旋转角度：cos(α)＝h1·h2/(||h1||·||h2||))；利用下式得出轴旋转角度φ的余弦值：α＝acos(h1·h2/(||h1||·||h2||))。在接收到由遥控端发送的空间运动值后，将空间运动值转换为被遥控对象的方位值q＝inv(Rot)·p'，其中，inv(Rot)为矩阵Rot的逆矩阵，q为被遥控对象在其自身坐标系下的运动值指令，p'为被遥控对象在当前方位时接收到运动指令。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术将遥控器和被遥控对象的坐标系方向统一映射到环境(世界)坐标系下进行运动控制的遥控方法，使操作者可基于环境(世界)坐标系下对被遥控对象的运动方向判断，在相同方向操作遥控器摇杆或按键，而不受遥控器本体方位的影响；本专利技术通过已知环境(世界)坐标系方向，将被遥控对象坐标系方向和遥控器坐标系方向进行关联，可消除操作者在遥控操作中需要将被遥控对象在环境(世界)坐标系下的运动转换到被遥控对象坐标下运动的过程，提高遥控操作便利性。本专利技术可解决目前遥控器摇杆或按键的方向均映射为被遥控对象坐标系下的运动方向，该运动方向和操作者在环境(世界)坐标系下的方向不存在任何关联，极易出现运动方向控制误判的缺陷。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为本专利技术中遥控器与被遥控对象的遥控示意图；图3所示为球场上足球机器人的初始站位；图4所示为球场上足球机器人的防守和进攻站位。具体实施方式如图1所示，本专利技术提供一种操作被遥控对象的方法，包括遥控端与被遥控对象，包括以下步骤：步骤1、遥控端通过第一方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出遥控端的空间旋转方程。在步骤1中，包括以下子步骤：步骤11、通过遥控器中的第一方位传感器以标定遥控器中的操作单元；步骤12、建立遥控器在环境坐标系中的初始坐标；步骤13、通过第一方位传感器采集到遥控端在感知环境坐标系中的偏转角，以得出遥控端的空间旋转方程。步骤2、空间旋转方程将遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值，并将空间运动值发送至被遥控对象。在步骤2中，包括以下子步骤：步骤21、利用下式以得出遥控器的空间旋转轴矢量L3：L3＝L1×L2，其中，L1为遥控器的方位初始状态，L2为遥控器的方位当前状态；步骤22本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作被遥控对象的方法，包括遥控端与被遥控对象，包括以下步骤：步骤1、遥控端通过第一方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出遥控端的空间旋转方程；步骤2、空间旋转方程将遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值，并将空间运动值发送至被遥控对象；步骤3、被遥控对象通过第二方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出被遥控对象空间旋转方程；步骤4、通过空间旋转方程将所接收到的由遥控端发送的空间运动值转换为被遥控对象的运动控制量；步骤5、被遥控对象通过运动控制量在环境坐标系中运动。

【技术特征摘要】
1.一种操作被遥控对象的方法，包括遥控端与被遥控对象，包括以下步骤：步骤1、遥控端通过第一方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出遥控端的空间旋转方程；步骤2、空间旋转方程将遥控端中操作单元的空间运动值转换为环境坐标系中的空间运动值，并将空间运动值发送至被遥控对象；步骤3、被遥控对象通过第二方位传感器采集其在感知环境坐标系中的方向后，得出被遥控对象空间旋转方程；步骤4、通过空间旋转方程将所接收到的由遥控端发送的空间运动值转换为被遥控对象的运动控制量；步骤5、被遥控对象通过运动控制量在环境坐标系中运动。2.根据权利要求1所述的一种操作被遥控对象的方法，其特征在于，在步骤1中，包括以下子步骤：步骤11、通过遥控器中的第一方位传感器以标定遥控器中的操作单元；步骤12、建立遥控器在环境坐标系中的初始坐标；步骤13、通过第一方位传感器采集到遥控端在感知环境坐标系中的偏转角，以得出遥控端的空间旋转方程。3.根据权利要求1所述的一种操作被遥控对象的方法，其特征在于，在步骤2中，包括以下子步骤：步骤21、利用下式以得出遥控器的空间旋转轴矢量L3：L3＝L1×L2，其中，L1为遥控器的方位初始状态，L2为遥控器的方位当前状态；步骤22、利用下式得出绕遥控器空间旋转轴矢量L3的轴旋转角度：cos(φ)＝L1·L2/(||L1||·||L2||))；步骤23、利用下式得出轴旋转角度φ的余弦值：φ＝acos(L1·L2/(||L1||·||L2||))；步骤24、将遥控器的空间旋转轴矢量L3与绕遥控器空间旋转轴矢量L3轴旋转角度φ的余弦值发送给对遥控对象。4.根据权利要求1所述的一种操作被遥控对象的方法，其特征在于，在步骤3中，包括以下子步骤：步骤31、通过被遥控对象中第二方位传感器的方位值以标定被遥控对象的运动控制量；步骤32、建立被遥控对象在环境坐标系中的初始坐标；步骤33、通过第二方位传感器采集被遥控对象在感知环境坐标系中的偏转角，以得出被遥控对象的空间旋转方程。5.根据权利要求1所述的一种操作被遥控对象的方法，其特征在于，在步骤4中，包括以下子步骤：步骤41、接收到遥控器的空间旋转轴矢量L3与绕遥控器空间旋转轴矢量L3轴旋转角度φ的余弦值；步骤42、利用下式以得出被遥控对象的空间旋转轴矢量h3：h3＝h1×h2，其中，h1为被遥控对象的方位初始状态，h2为被遥控对象的方位当前状态；步骤43、利用下式得出被遥控对象空间旋转轴矢量h3的旋转角度：cos(α)＝h1·h2/(||h1||·||h2||))；步骤44、利用下式得出轴旋转角度φ的余弦...

【专利技术属性】
技术研发人员：余蕾斌，
申请(专利权)人：上海瀚创机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31