[发明专利]一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法

权利要求书

1.一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：包括手势识别器、沉浸式虚拟3D眼镜、带路由器的嵌入式处理器和服务机器人；手势识别器，负责识别用户的手势以及获得手的三维坐标，这些信息构成了远程遥操作的控制输入，为4自由度控制量； 沉浸式虚拟3D眼镜，负责显示仿真手势和服务机器人的第一视角信息；嵌入式处理器，负责将用户端的控制输入传递给远端的服务机器人，并从远端传回服务机器人的环境感知数据，处理后生成虚拟人手和自由空间的影像，该影像与双目影像融合后一并输入到虚拟3D眼镜中显示；远端的服务机器人为任务执行机构，设有高维自由度的机械臂和服务机器人本体，服务机器人本体上设有传感器，传感器包括深度传感器和双目视觉系统；

机械臂采用自主运动规划方法，这一规划方法是由远端服务机器人自主运行，这个自主规划方法是一种基于采样的路径规划方法，其流程如下：

深度传感器获得机器人操作环境的三维信息并建立环境三维地图，然后在该地图上生成路径规划所需的状态空间，包括自由空间、障碍物空间以及控制空间，同时给出初始位置和目标位置；

建立运动结构树，用于保存规划过程中的合法运动；

随机给定机械臂的运动控制量，通过综合机械臂的运动学和动力学，计算在该控制量作用下，机器人臂在下一个更新周期的预测位姿；

判定预测位姿的合法性，如果该位姿处在自由空间，即为合法，转至步骤e，否则判定为非法，转至步骤c重新预测；

将合法运动控制量加入到运动结构树中，并将运动起点移至新生成的预测位姿，转至步骤c，如此循环直至到达目标位置；最后通过运动结构树中的控制量结合机器臂的运动学和动力学，生成最终路径；

如果生成了最终路径，则利用简单的PID算法控制机器人跟随路径运动；如果未找到路径，这说明机器人手臂不可以到达目标位置。

2.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：所述手势识别器识别用户的手势为闭合或打开这两种手势。

3.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：所述手势识别器采用低成本运动捕捉器Leap Motion，沉浸式虚拟3D眼镜采用OculusRift，嵌入式处理器使用mini开发板。

4.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：高维自由度的机械臂为6自由度或7自由度或7自由度以上。

5.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：步骤a中，深度传感器获得机器人操作环境的三维信息并通过八叉树地图创建法建立环境三维地图。

6.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：完成自主运动规划方法采用云端处理或者GPU并行计算，机械臂在自主规划过程中会生成运动可行性评估值，连同环境地图和双目实时视频一起，这几种信息被实时的传输给用户端进行处理，用户则根据处理后的信息，实时的调整手臂姿势。

7.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：服务机器人端实现机器人的自主规划、环境感知和机器人的控制，其机载电脑要求具有很强的CPU、GPU以及很大的内存空间。

8.根据权利要求1所述的一种针对服务机器人的高维操作臂遥操作方法，其特征在于：嵌入式处理器选用成本低的mini型PC。