[发明专利]一种基于虚拟现实技术的远程操作设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实远程操作技术，特别涉及一种利用全景相机与虚拟现实设备实现机械设备远程操作的设备与方法，属于虚拟现实技术的开发与应用领域。

技术背景

在一些特殊行业，例如煤矿、金属非金属矿山、危险化学品等行业，工作人员需要长时间暴露在恶劣的工作环境中，例如矿山行业高粉尘、高噪音，危险化学品行业的有毒有害化学物质等，长时间处于这些环境中，会给工作人员的身体带来伤害，甚至得各种职业病，例如尘肺病等；更有甚者，在矿山行业还有诸如瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、岩爆等强动力灾害，会给灾害附近的工作人员带来生命危险。因此，为了改变这种情况，最好的办法就是让这些行业的工作人员可以不用在危险的工作环境中，而是在远离危险工作地点的地方工作，通过技术手段实现远程操作，甚至自动化操作来避免危险环境造成的危害。

为了推行机械化和自动化，减少危险行业工作环境对工作人员造成的危害，国家安全监管总局发布了《关于开展“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动的通知》，里面对于煤矿、金属非金属矿山、危险化学品、烟花爆竹等行业的“机械化换人、自动化减人”工作做了明确与要求，但是对于煤矿、金属非金属矿山的生产、掘进等工作没有做出无人化的要求，因此无法达到危险工作场景的无人化，工作人员仍然需要暴露在恶劣甚至危险的工作环境中。为了避免对于工作人员的这些危害，实现彻底的无人化，最有效的办法是使用远程操作设备与方法，能够完全避免恶劣甚至危险的工作场景对工作人员造成的危害。

发明内容

为了解决目前特殊行业，例如矿山开采、掘进工作场景，工作人员需要暴露在恶劣甚至危险的工作环境这个问题，实现这些场景正常工作时的完全无人化目标，本发明公开了一种基于虚拟现实技术的远程操作设备与方法，可以实现操作人员对机械设备的远程操作，同时由于全景相机和虚拟现实头戴显示器的使用，远程操作人员能够获得如同现场操作机械设备的真实体验。

本发明是一种基于虚拟现实技术的远程操作设备与方法，其特征是：该设备由全景相机、 虚拟现实头戴显示器、以及远程操作子系统等部分组成。

如上所述，该设备使用的全景相机，拥有多个围绕在一个中心点的朝外的副相机，并保证所有副相机的视角加在一起能达到横向360°、纵向180°，同时能够对周围的环境声音及进行采集。

如上所述，全景相机放置的位置应该在对机械设备进行现场操作时操作人员眼睛处或其周围，目的是保证远程操作时通过虚拟现实头戴显示器看到的视角与现场操作时的视角相同。

如上所述，全景相机需要满足具体行业的特殊需求，例如用在煤矿井下，则需要满足矿井对机电设备的防爆等要求。

如上所述，虚拟现实头戴显示器可以将全景相机捕捉的全景画面、记录的立体环境音，通过数据传输通道实时传递给远程操作者，同时通过陀螺仪等传感器可以感知操作者头部转动与移动，进而改变头戴显示器中的画面视角与立体声，使远程操作者获得接近现场操作时的视觉和听觉。

如上所述，远程操作子系统包括三部分，分别是现场机械设备、数据传输通道、远程操作平台。

如上所述，远程操作子系统与现场操作机械设备的不同之处在于，其将机械设备与操作平台拆分出来，机械设备留在现场，操作平台放置在远程操作地点。

如上所述，远程操作子系统的数据传输通道传递的数据包括：全景相机拍摄的全景画面数据与立体声数据，操作者在远程操作平台进行的操作数据等。

本发明的优点为：

①本发明通过将机械设备与操作平台的分离，并加上数据传输通道的简单方法实现了机械设备的远程操作；

②本发明通过全景相机和虚拟现实头戴显示器使远程操作者拥有与现场操作同样的视觉、听觉等感官体验，进而提高远程操作的可靠性；

③本发明能够避免操作者受到现场恶劣甚至危险的工作环境的影响；

附图说明

图1是普通的机械设备、操作平台及操作人员示意图；

图2是基于虚拟现实技术的远程操作设备与远程操作人员示意图；

图3是基于虚拟现实技术的远程操作方法的流程图。

具体实施方式