一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法技术

本发明专利技术属于机器人遥操作相关技术领域，更具体地，涉及一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法。该方法包括下列步骤：S1在机械臂的运动空间中计算该机械臂末端受到的势场合力；S2在虚拟空间构建一个三维虚拟球体，并对其表面进行网格划分，球心等效为机械臂末端的质心，将质心受到的合力作用在对应方向的网格节点，球体表面其它节点处赋予的力按照预设规则获得，并产生位移；S3将三维虚拟球体采用增强现实技术映射到机械臂末端，当机械臂末端受到的势场合力发生变化，三维虚拟球体形状发生变化，即实现对机械臂末端力场的视觉增强。通过本发明专利技术，解决在单一视觉信息的指导下易发生非预期碰撞、操作错误等问题。操作错误等问题。操作错误等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法


[0001]本专利技术属于机器人遥操作相关
，更具体地，涉及一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法。

技术介绍

[0002]面向极端、恶劣环境，如深空、深海探测，操作者无法抵达作业现场，机器人作为助手，通过遥操作技术代替操作者完成作业任务。人类主要依靠视觉感知操作状态。对于遥操作领域，当控制空间机器人进行有关空间载荷的在轨服务，如空间装配、空间科学实验、部件更换、设备维修这些复杂的在轨遥操作任务，应用场景、工作空间的复杂动态化，机械臂的任务路径周围难免会出现在任务路径中的静态障碍物，又或者是持续的动态障碍物。仅仅依靠视觉来认识从端操作环境的位置是不够的，尤其是二维的视频反馈，存在视角盲区、错位和缺少深度信息等问题，还需要增强操作者对从端操作环境的力觉感受。
[0003]操作者与被操作物体发生直接物理接触，刺激人体皮肤的力触觉感受器，如麦斯纳小体，产生刺激信号。然而，遥操作任务中，人类与被操作对象并不处于共享空间，无法直接获取力触觉反馈。一些力反馈设备，如手持型的力觉反馈装置、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：S1在机械臂的运动空间中计算该机械臂末端受到的合力；S2在虚拟空间构建一个三维虚拟球体，并将该三维虚拟球体表面进行网格划分，以此获得网格化后的三维虚拟球体以及各个网格节点的坐标，所述三维虚拟球体的球心等效为所述机械臂的末端的质心，在所述三维虚拟球体上选取一个节点作为初始节点，该节点是从所述三维虚拟球心出发沿所述合力的方向指向三维虚拟球体表面并与所述三维虚拟球体表面相交的节点，将所述合力赋予该初始节点处，所述三维虚拟球体表面上其它节点处赋予的力按照预设规则逐步衰减，以此获得三维虚拟球体表面所有节点处受到的力以及在该力下产生的位移；S3将所述三维虚拟球体采用增强现实技术映射指所述机械臂末端，当所述机械臂末端位置发生变化时，所述三维虚拟球体表面各个节点处受到的力发生变化，通过监测所述三维虚拟球体表面各个节点处力的变化实现对机械臂末端受到的力的监测，即实现对机械臂末端力场的视觉增强。2.如权利要求1所述的一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法，其特征在于，在步骤S1中，所述合力按照下列方式进行计算：S11在机械臂的运动空间中构建一个虚拟势场，该势场由引力势场和斥力势场组成；S12分别计算引力势场中的引力和斥力势场中受到的斥力；S13将所述引力和斥力求合力，及获得所学的合力。3.如权利要求2所述的一种应用于机械臂操控的三维虚拟力场视觉增强方法，其特征在于，在步骤S12中，所述引力按照下列公式计算：F
att
(X)＝
‑
k
att
·
(X
‑
X
g
)所述斥力按照下列公式计算：其中，F
att
(X)是引力势场对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世其，纪合超，阮昭，陈杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：