[发明专利]一种速度型虚拟力反馈动态辅助的空间遥操作方法

说明书

技术领域

本发明属于空间机器人领域和远程操作领域，具体涉及一种速度型虚拟力反馈动态辅助的空间遥操作方法，将速度型虚拟力反馈所产生的反馈力应用于对空间机器人的遥操作中，动态地提供虚拟力反馈信息，以实现对空间机器人的远程操作辅助。 

背景技术

随着人类对空间探索的不断深入，使用空间机器人来完成各类空间任务是空间发展趋势。针对有人工智能参与的遥操作，操作者通过交互设备向遥操作对象发出控制命令，由于时延的存在，滞后的视觉、力觉等反馈信息无法为操作者提供实时的临场感，容易误导操作者的操作行为，进而影响遥操作任务的安全执行。采用虚拟力反馈的方法，可以增强操作临场感，提高遥操作的安全性。作为一种“虚拟的”约束，虚拟力反馈以一定的区域形式存在于空间遥操作对象的仿真环境中，用于产生额外虚拟的临场感信息（力觉信息、视觉信息等），以引导操作者的操作行为，减轻操作者的操作压力。 

当前已知的虚拟力反馈一般以特定的图形管道应用于预测仿真环境中，均为位置型虚拟力反馈。在仿真环境中，通过观察操作对象末端与虚拟力反馈区域的相对位置，为操作者提供视觉信息；此外，操作对象末端与虚拟力反馈区域之间发生接触，可按照特定的力场规则为操作者提供相应的力反馈信息，通过相关设备反馈给操作者，以引导、限制操作对象有效末端的运动。当前的虚拟力反馈完全独立于操作对象而存在，且图形特定，并没有充分利用操作对象末端的信息，只能依赖于事先构造好的虚拟力反馈区域产生相应辅助信息。尤其存在通信时延等不确定环境下，当前虚拟力反馈的方式辅助操作能力有限。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种速度型虚拟力反馈动态辅助的空间遥操作方法，依赖于操作对象末端的当前位置和速度信息，虚拟力反馈区域时刻依附于操作对象的末端，并根据速度信息实时自动调节形状大小，实现对操作对象末端位置运动的预测，以适应通信时延存在的情况。 

技术方案 

一种速度型虚拟力反馈动态辅助的空间遥操作方法，其特征在于步骤如下： 

步骤1、构造空间机器人和空间操作环境作为仿真环境： 

根据表1中所示的D-H参数，基于C++利用三维图形接口软件OSG，构造一个6自由度空间机器人图形模型； 

基于C++利用三维图形接口软件OSG，构造一个边长为1000mm的正方形作为卫星本体、一对太阳能帆板，作为空间机器人的空间操作环境； 

表1