一种水下维修机器人的遥操作系统和方法技术方案

本发明专利技术适用于水下维修机器人遥操作技术领域，提供了一种水下维修机器人的遥操作系统和方法。所述遥操作系统包括：工作端和操作端；工作端包括ROV本体及其上安装的机械爪、全景图像获取装置、场景重建装置和环境感知和测量装置；操作端包括VR头盔和遥控装置；两端利用通信装置连接通讯。本发明专利技术通过将远处水下真实场景图像、虚拟ROV模型和机械爪模型、三维重建得到的三维重建模型及增强操控的提示信息呈现在VR头盔中，为操作员提供一个直观、沉浸的交互遥操控界面，能帮助操作员更精确地判断目标物在三维场景中的位置关系，配合设计的ROV运动预测方法，可有效提高操控的精度、效率、安全性和直观连续性，能满足操控精度要求较高的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种水下维修机器人的遥操作系统和方法
本专利技术属于水下维修机器人遥操作
，尤其涉及一种水下维修机器人的遥操作系统和方法。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，越来越多的机器人被应用到一些极端的环境来代替人类操作，通过远程控制机器人完成任务可以有效的保障操作员的人身生命安全。尤其是在海洋领域对于遥无人潜水器的需求比较高，例如在海底资源的勘探、海底设备的维修以及深海考古等任务中都需要用到遥无人潜水器(RemoteOperatedVehicle，以下简称ROV)。ROV工作的好坏较大程度上取决于远程操控系统的优劣，遥操作技术一直是机器人领域的热门问题之一，人机交互界面以及操作的延迟问题又是遥操作技术中的重点和难点。近年来，迅速发展的混合现实技术(MixedReality，以下简称MR)为遥操作存在的问题提供了一种比较好解决方案。混合现实技术是在虚拟现实技术的基础上进一步发展而来的，此技术在虚拟的环境中引入了真实场景的信息，在虚拟和真实融合的世界里为用户搭建起了一个交互反馈回路，以有效的增加用户体验的真实感和临场感，借此可以辅助提升操控的便捷性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述遥操作系统包括：/n工作端；所述工作端包括ROV本体；所述ROV本体上安装有机械爪、全景图像获取装置和场景重建装置；所述机械爪用于对目标物进行维修作业；所述全景图像获取装置用于获取以所述全景图像获取装置为中心的包含周围360度场景的水下真实场景影像；所述场景重建装置用于对水下主要作业区域进行三维重建；/n操作端；所述操作端包括VR头盔和遥控装置；所述VR头盔用于展示所述全景图像获取装置所获取的水下真实场景影像、所述场景重建装置进行三维重建得到的三维重建模型以及根据ROV本体和机械爪进行等比例建模生成的虚拟ROV模型和虚拟机械爪模型；所述遥控装...

【技术特征摘要】
1.一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述遥操作系统包括：
工作端；所述工作端包括ROV本体；所述ROV本体上安装有机械爪、全景图像获取装置和场景重建装置；所述机械爪用于对目标物进行维修作业；所述全景图像获取装置用于获取以所述全景图像获取装置为中心的包含周围360度场景的水下真实场景影像；所述场景重建装置用于对水下主要作业区域进行三维重建；
操作端；所述操作端包括VR头盔和遥控装置；所述VR头盔用于展示所述全景图像获取装置所获取的水下真实场景影像、所述场景重建装置进行三维重建得到的三维重建模型以及根据ROV本体和机械爪进行等比例建模生成的虚拟ROV模型和虚拟机械爪模型；所述遥控装置用于遥控所述ROV本体和所述机械爪的运行状态；
通信装置，用于工作端与操作端之间的通讯连接。


2.根据权利要求1所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述通信装置为服务器；所述服务器和设于所述ROV本体上的光端机通讯连接。


3.根据权利要求1所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述机械爪上安装有用于辅助判断机械爪与作业目标对齐的单目相机和用于获取所述机械爪抓握时产生的压力的压力传感器。


4.根据权利要求1所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述遥控装置选取为带有震动功能的操控手柄、数据手套、遥控操纵杆、手势识别设备、或体感设备。


5.根据权利要求1所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述全景图像获取装置包括两件鱼眼相机。


6.根据权利要求1所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述场景重建装置包括：
双目相机和激光传感器；所述双目相机和激光传感器用于对作业区域进行三维重建，并通过所述服务器生成三维重建模型；所生成的三维重建模型与所述全景图像获取装置所获取的水下真实场景影像进行叠加通过所述VR头盔展示。


7.根据权利要求6所述的一种水下维修机器人的遥操作系统，其特征在于，所述双目相机和激光传感器用于对作业区域进行三维重建，并通过所述服务器生成三维重建模型具体包括以下步骤：
对双目相机、激光传感器的激光平面进行标定；
通过双目相机对作业区域进行建图与定位，在建图的过程中实时的生成三维点云以及双目相机的位姿数据；
通过激光传感器对作业区域三维重建，生成的激光扫描点云信息与双目相机生成的三维点云...

【专利技术属性】
技术研发人员：解翠，李健，董军宇，张述，时正午，孙竟豪，徐佳昊，吕清轩，亓琳，范浩，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37