[发明专利]一种基于遥操作的摄像机器人实时控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于遥操作的摄像机器人实时控制方法，属于机器人技术和影视拍摄技术交叉的领域。

背景技术

随着计算机和网络技术的飞速发展，采用遥操作设备控制机器人执行各种任务和活动的领域越来越多，除了传统地应用于人类无法完成或者处于危险环境下的工作，如海底、太空、核环境中外，当前还广泛应用于自动化工业、流水线生产等领域，发挥了高效地执行效率和执行精度，大大地降低了生产成本，生产力得到极大地发展。

但是，使用遥操作设备控制机器人在电影、电视、广告等特效拍摄中的应用在国内外还处于起步阶段，不能满足影视特效拍摄所需的功能需求，主要体现在实时性、可操控性、轨迹运动数据存储、轨迹运动数据重复执行、轨迹运动数据管理等方面。

首先，遥操作设备与机器人的通讯是在网络环境中进行，采用网络技术的通讯由于其网络变化时延，在很大程度上会影响机器人轨迹数据的获取；其次，机器人在运动过程中发送的数据在网络传输中会出现不稳定的问题，具体表现在随机性地发送数据包导致发送不完整或者几个数据包连续发送等问题；最后，现有的一些基于遥操作的机器人对机器人运动过程中轨迹数据的获取、存储、重复执行和运动速度控制等方面还没有很好地运用和实现；

另外，在实际的影视拍摄中，机器人的机械臂上会安装云台来承载摄像机，因此机器人在运动过程中机械臂抖动频率的要求将非常严格，否则会影响到拍摄画面的质量和效果。

在现有技术下提出了一种基于遥操作的机器人实时控制方法，采用TCP/IP的通讯方式，通过遥操作装置（如操纵杆）灵活地发送命令数据给机器人，控制机器人实现各种运动，并实时获取机器人运动轨迹数据，方便第三方对数据的使用。系统克服了网络通讯过程中网络时延、数据包传输不完整的问题，能够按照影视拍摄的要求，由机器人携带摄像机实时、稳定地根据各种拍摄需求，由拍摄人员操作使用，从而为影视拍摄中的特效实现提供可能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决遥操作的摄像机器人在运动控制中网络时延、网络传输数据不完整的问题，保证操作人员高精度、实时、安全地控制机器人运动。

另外，针对特定的影视拍摄领域，实现遥操作的摄像机器人对轨迹数据的管理、重复执行、运动速度控制等使用需求，满足操作人员方便、稳定地控制遥操作的摄像机器人在影视拍摄中的实际应用。

技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种基于遥操作的摄像机器人实时控制系统，包括：遥操作设备端、PC服务器端、机器人客户端以及通讯传输环节；所述遥操作设备端设有遥操作设备，并与PC服务器端连接；所述PC服务器端设有计算机，并通过通讯传输环节与机器人客户端连接；所述机器人客户端设有机器人控制柜和机器人，机器人控制柜一端与通讯传输环节连接，另一端与机器人连接。

本发明所述的一种基于遥操作的摄像机器人实时控制系统，所述遥操作设备端把操作人员对遥操作设备的各种运动指令信号解析处理为机器人可读的运动指令数据，发送给PC服务端；所述PC服务器端接收遥操作设备的运动指令数据并与机器人控制柜通讯；所述机器人客户端负责机器人控制柜对机器人与PC服务端通讯的数据和指令处理。

本发明所述的一种基于遥操作的摄像机器人实时控制方法，包括以下步骤：

A、PC服务器端系统初始化、机器人控制柜初始化；

B、PC服务器端通过通讯传输环节连接机器人客户端；判断是否连接成功；如果否，则系统关闭；否则执行G步骤并转步骤C；

C、PC服务器端通过通讯传输环节连接遥操作设备端；判断是否连接成功；如果否，则系统关闭；否则转步骤D；

D、对遥操作设备端发出的运动指令数据进行解析处理；为了避免网络变化时延和机器人发送数据不完整的问题，PC服务器端加入了容错处理程序模块，控制在通讯周期内实时响应机器人，有效地发送给机器人运动指令数据。所述步骤D进一步分为：

D1：遥操作设备端将运动指令数据从模拟信号转化为数字信号；

D2：PC服务器端对上述数字信号进一步解析为机器人可以识别的XML格式的字符串。

然后对解析后的运动指令数据分步骤E和步骤F同时进行；

E、运动指令数据处理，所述步骤E进一步分为：

E1：运动指令数据管理；

E2：运动指令轨迹重复；

E3：运动指令轨迹重复速度控制；

E4：运动指令轨迹修改；