一种便于移动的主从水下双臂机器人制造技术

本发明专利技术适用于水下机器人遥操作技术领域，提供了一种便于移动的主从水下双臂机器人，所述主从水下双臂机器人包括：水下机器人，用于水下移动、作业和采集视频信息；显示器，用于显示水下机器人采集到的视频信息；遥操作手套，操作员通过改变遥操作手套位置和姿态控制水下机器人作业；位姿视觉检测模块，用于获取操作员双手的位置和姿态数据；控制端，用于建立三维模型虚拟场景，并且对操作员双手的位姿数据进行处理；其中，水下机器人包括作业型无人潜水器和机械臂；作业型无人潜水器，用于水下移动，并形成安装主体；机械臂，对置的设置在作业型无人潜水器上，端部连接作业部件，用于形成驱动弯折结构。成驱动弯折结构。成驱动弯折结构。

【技术实现步骤摘要】
一种便于移动的主从水下双臂机器人


[0001]本专利技术属于水下机器人遥操作
，尤其涉及一种便于移动的主从水下双臂机器人。

技术介绍

[0002]近年来，人类加大了对海洋资源的探索和开发。由于海洋环境复杂多变，人类无法直接深入水下进行探索，只能借助机器人对海洋进行探索。目前的水下机器人通常采用在水下机器人平台上搭载机械臂的方法，由于水下机器人控制方法的不完善，目前的水下机器人只能在水下执行一些简单、具有重复性的作业任务。针对水下复杂的作业，只能靠人工辅助进行作业，现有的遥操作模式大多为操作员在操作端通过二维监控屏幕了解水下作业环境的工况，操作员很难准确判断水下各部件的空间位置关系。同时操作员通过操纵杆或者控制手柄对机器人实现实时控制，机器人通过完全复制人类的动作，完成作业。这种利用操纵杆或者操纵手柄对机器人进行控制的方式，交互模式专业性强、沉浸式体验感差、操作难度大，并且存在误操作的可能性。对于未经过培训的操作员来说难以上手，并且极大的操作难度对长时间进行操控的操作员来说，对其身心也是一个极大的挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的在于提供一种便于移动的主从水下双臂机器人，利用可穿戴设备通过远程手势控制的方法对水下机器人实现控制，增强遥操作的交互性和沉浸感，降低操作难度。
[0004]本专利技术是这样实现的，一种便于移动的主从水下双臂机器人，所述主从水下双臂机器人包括：水下机器人，用于水下移动、作业和采集视频信息；遥操作手套，操作员通过改变操作员所佩戴遥操作手套的位置和姿态控制水下机器人作业；位姿视觉检测模块，用于获取操作员双手的位置和姿态数据；控制端，接受采集视频信息，用于建立三维模型虚拟场景，并且对操作员双手的位姿数据进行处理；显示器，用于显示水下三维模型虚拟场景；其中，水下机器人包括作业型无人潜水器和机械臂；作业型无人潜水器，用于水下移动，并形成安装主体；机械臂，对置的连接作业型无人潜水器，非连接端端部连接作业部件，用于形成驱动弯折结构。
[0005]其中，水下机器人获取水下环境视频图像信息并传递给控制端，控制端利用视频图像信息建立三维模型虚拟场景，并将三维场景通过显示器显示，操作员双手佩戴遥操作手套进行虚拟化操作，位姿视觉检测模块捕捉操作员双手的位置和姿态变化数据，将位置
和姿态变化数据传输到控制端，控制端将位置和姿态变化数据变化转换为机械臂各关节的运动指令，水下机器人接收到运动指令后，执行相应动作，实现水下机器人双臂与操作员双臂动作跟随。
[0006]在本专利技术实施例中，将水下机器人放置在水中，并控制水下机器人移动，水下机器人获取水下视频图像信息并传递给控制端，控制端将视频图像信息构建三维模型虚拟场景并显示在显示器上，操作员双手佩戴遥操作手套，操作员观察到显示器上的视频信息，双手进行虚拟化操作，从而使遥操作手套处于不同位置和和姿态，位姿视觉检测模块捕捉操作员双手的位置和姿态变化数据，并将位置和姿态变化数据传输到控制端，控制端根据自研双臂协调的机械臂逆运动学算法，将位置和姿态变化数据变化转换为机械臂各关节的运动指令，并将运动指令传送给水下机器人，水下机器人接收到运动指令后，执行相应动作进行作业。实现水下机器人的主从遥操作控制。操作员利用可穿戴遥操作手套通过远程手势控制的方法对水下机器人实现控制，增强遥操作的交互性和沉浸感，降低操作难度，提高了作业的效率，同时便于精确控制，代入感强，通过两个机械臂协调作业，作业方便，符合人类操作习惯，作业顺畅性好。其中双臂协作的布置方式类似人的双臂的布置。这种布置结构与人类使用双臂习惯相同，可以降低操作难度，提高作业效率。本专利技术优点：结构简单，符合人类操作习惯、操作方便，简单紧凑、运动精度高，控制难度小。
附图说明
[0007]图1为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人中水下机器人的立体结构图；图2为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人的远程手势控制流程框图；图3为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人中遥操作手套和位姿视觉检测模块3结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人3D虚拟场景建立流程图；图5为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人位姿数据传输图。
具体实施方式
[0008]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0009]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0010]如图1、2、4、5所示，为本专利技术实施例提供的一种便于移动的主从水下双臂机器人的结构图，包括：水下机器人1，用于水下移动、作业和采集视频信息；显示器，用于显示水下机器人 1采集视频图像信息；遥操作手套4，通过改变位置和姿态控制水下机器人 1作业；
位姿视觉检测模块3，用于获取佩戴遥操作手套4的操作员双手的位置和姿态数据；控制端，用于建立三维模型虚拟场景，并且对操作员双手的位姿数据进行处理；其中，水下机器人1包括作业型无人潜水器和机械臂；作业型无人潜水器，用于潜水行走，并形成安装主体；机械臂，对置的设置在作业型无人潜水器上，端部连接作业部件，用于形成驱动弯折结构；其中，水下机器人1获取水下视频图像信息并传递给控制端，控制端将视频信息建立三维模型虚拟场景并显示在显示器上，操作员5双手佩戴遥操作手套4进行虚拟化操作，位姿视觉检测模块3捕捉操作员5双手的位置和姿态变化数据，将位置和姿态变化数据传输到控制端，控制端根据自研双臂协调的机械臂逆运动学算法，将位置和姿态变化数据变化转换为机械臂各关节的运动指令，水下机器人1接收到运动指令后，执行相应动作。实现水下机器人的主从遥操作控制，实现操作员5双臂和行走器双臂的动作跟随。
[0011]在本专利技术实施例中，将水下机器人1放置在水中，并控制水下机器人1移动，水下机器人1获取水下视频信息并传递给控制端，控制端将视频信息建立三维模型虚拟场景并显示在显示器上，操作员5双手佩戴遥操作手套4，操作员5观察到显示器上的视频图像信息，双手进行虚拟化操作，从而使遥操作手套4处于不同位置和和姿态，位姿视觉检测模块3捕捉佩戴遥操作手套4的操作员双手的位置和姿态变化数据，并将位置和姿态变化数据传输到控制端，控制端根据自研双臂协调的机械臂逆运动学算法，将位置和姿态变化数据转换为机械臂各关节的运动指令，并将运动指令传送给水下机器人1，水下机器人1接收到运动指令后，执行相应动作进行作业。实现水下机器人的主从遥操作控制。操作员5利用可穿戴遥操作手套4通过远程手势控制的方法对水下机器人实现控制，增强遥操作的交互性和沉浸感，降低操作难度，提高了作业的效率，同时便于精确控制，代入感强，通过两个机械臂协调作业，作业方便，符合人类操作习惯，作业顺畅性好。当然还可以通过佩戴手腕、感应片等进行操控，其作用原理相同，在此不做赘述。
[0012]在本专利技术的一个实例中，两个机械臂均采用伺服电机和液压缸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述主从水下双臂机器人包括：水下机器人，用于水下移动、作业和采集视频信息；遥操作手套，操作员通过改变操作员所佩戴遥操作手套的位置和姿态控制水下机器人作业；位姿视觉检测模块，用于获取操作员双手的位置和姿态数据；控制端，接受采集视频信息，用于建立三维模型虚拟场景，并且对操作员双手的位姿数据进行处理；显示器，用于显示水下三维模型虚拟场景；其中，水下机器人包括作业型无人潜水器和机械臂；作业型无人潜水器，用于水下移动，并形成安装主体；机械臂，对置的连接作业型无人潜水器，非连接端端部连接作业部件，用于形成驱动弯折结构。2.根据权利要求1所述的一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述机械臂采用伺服电机和液压缸混合驱动的5自由度机械臂。3.根据权利要求2所述的一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述机械臂包括电动驱动器、机械大臂、一级模型液压缸、机械小臂、二级模型液压缸、夹持器和末端密封电机；电动驱动器安装在作业型无人潜水器上并转动连接有机械大臂，一级模型液压缸的两端分别转动连接在电动驱动器和机械大臂上，机械小臂转动连接机械大臂；二级模型液压缸的两端分别转动连接机械小臂和机械大臂，机械小臂的端部转动连接夹持器，转动连接机械小臂；末端密封电机安装在机械小臂上，并与夹持器连接。4.根据权利要求1所述的一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述水下机器人通过光纤传输模块与控制端进行数据传输和交互通信。5.根据权利要求4所述的一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述光纤传输模块为Raspberry Pi。6.根据权利要求1所述的一种便于移动的主从水下双臂机器人，其特征在于，所述位姿视觉检测模块包括姿态捕捉相机和支撑架，姿态捕捉相机安装在支撑架上，用于捕捉遥...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东良，姚宇宇，刘桂芳，
申请(专利权)人：深圳斑斓海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：