本發明涉及多功能工程機械技術領域，具體涉及一種虛擬現實遠程操控機械裝置系統。

背景技術：

在工程機械領域或者其他機械領域，機器人逐漸的取代人力勞動，機器人的作用越來越大，但工業機器人的使用局限性較大，不適合于外界作業環境復雜的工況條件，如化工裝置的現場檢維修作業，以及電力行業的檢修作業，煤礦領域的井下作業等。因此開發一種可以適合這種情況的可以代替人工現場作業的機器尤為重要。

目前幾乎所有的機器人都是在預先設定的程序下進行工作，智能化程度遠達不到人類水平，而人工智能技術目前尚不能普及到常規工程機械領域中的費標準作業領域，尤其是不確定因素極強的檢維修領域。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種虛擬現實遠程操控機械裝置系統，可代替人工現場作業，降低作業風險和勞動強度。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：

一種虛擬現實遠程操控機械裝置系統，包括執行端和控制端：

控制端包括一個可穿戴設備以及與其連接的計算機，可穿戴設備在關節上設有與人體結構對應的控制端并設有虛擬現實頭盔；

執行端包括一個可移動的工業機器人，工業機器人上設有與可穿戴設備對應的執行裝置并設有仿生取景器以及雙自由度云臺，可穿戴設備與工業機器人連接并將動作信號發送至工業機器人，工業機器人通過仿生取景器將視頻信號回傳至虛擬現實頭盔。

進一步的，所述工業機器人還包括依據人體工程學在底座及電器機械總成上安裝設置的手腕關節、手臂關節、指關節、肩關節、履帶；

控制端包括一個可穿戴設備，可穿戴設備包括機械手控制端、虛擬現實頭盔、肩關節控制端和肘關節控制端，各控制端均與人體結構對應；

控制端與執行端連接，可穿戴設備的機械手控制端與工業機器人的手腕關節及指關節進行動作信號傳輸，可穿戴設備的肘關節控制端與工業機器人的手臂關節進行信號傳輸，可穿戴設備的肩關節控制端與工業機器人的肩關節進行信號傳輸，可穿戴設備的虛擬現實頭盔與工業機器人的雙自由度云臺和仿生取景器進行信號傳輸。

進一步的，所述仿生取景器包括兩個參數完全一致的CCD攝像頭。

進一步的，所述虛擬現實頭盔里有兩個高分辨率微型顯示器，與操作人員的左右眼對應。

進一步的，所述執行端與控制端的連接方式為線控連接。

進一步的，執行端與控制端的連接方式為無線連接，執行端設有信號接收裝置，在控制端設有信號發送裝置。

本發明公開的一種虛擬現實遠程操控機械裝置系統，具有以下有益效果：

本發明主要是分為工業領域與家用領域。在工業領域中突出特點是能夠代替人去完成一些比較困難或者比較危險的任務；另外，在地形復雜或外界作業環境復雜的工況條件下能夠準確無誤的反映操作者的動作，更加準確的完成外界作業，極大程度的減小作業風險和勞動強度，保證人身安全；其次，可以遠程監控現場環境，給操作者身臨其境感覺，更加直接反應現場情況，以便做出最佳的判斷。在家用領域主要是可以遠程做家務已達到節約時間的目的。

附圖說明

圖1是執行端的結構示意圖；

圖2是執行端的側視圖；

圖3是控制端的結構示意圖；

其中：

1-手腕關節，2-手臂關節，3-仿生取景器，4-雙自由度云臺，5-指關節，6-肩關節，7-底座及電器機械總成，8-履帶，9-機械手控制端，10-虛擬現實頭盔，11-肩關節控制端，12-肘關節控制端。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述。

請參見圖1-圖3。

實施例1

一種虛擬現實遠程操控機械裝置系統，包括執行端和控制端：

如圖3，控制端包括一個可穿戴設備以及與其連接的計算機，可穿戴設備在關節上設有與人體結構對應的控制端并設有虛擬現實頭盔10；

如圖1-2，執行端包括一個可移動的工業機器人，工業機器人上設有與可穿戴設備對應的執行裝置并設有仿生取景器3以及雙自由度云臺4(相當于人的脖子，可以上下左右轉動)，可穿戴設備與工業機器人連接并將動作信號發送至工業機器人，工業機器人通過仿生取景器3將視頻信號回傳至虛擬現實頭盔10。執行端的工業機器人能夠在相對惡劣的環境下進行操作，能有效的減小事故發生的幾率。

實施例2

本實施例中，所述工業機器人還包括依據人體工程學在底座及電器機械總成7上安裝設置的手腕關節1、手臂關節2、指關節5、肩關節6、履帶8；

控制端包括一個可穿戴設備，可穿戴設備包括機械手控制端9、虛擬現實頭盔10、肩關節控制端11和肘關節控制端12，各控制端均與人體結構對應；

控制端與執行端連接，可穿戴設備的機械手控制端9與工業機器人的手腕關節1及指關節5進行動作信號傳輸，可穿戴設備的肘關節控制端12與工業機器人的手臂關節2進行信號傳輸，可穿戴設備的肩關節控制端11與工業機器人的肩關節6進行信號傳輸，可穿戴設備的虛擬現實頭盔10與工業機器人的雙自由度云臺4和仿生取景器3進行信號傳輸。

操作人員可以直接坐著穿戴好控制端，每個控制端的運動均由操作人員的關節帶動旋轉，這樣，能夠在執行端準確無誤的反應操作人員的動作。不僅可以看到物體的位置，而且可以判斷物體的縱深。

本實施例其余技術方案與實施例1一致，且本實施例所采用的技術方案也適用于其余實施例。

實施例3

本實施例中，所述仿生取景器3包括兩個參數完全一致的CCD攝像頭，進行實時圖像識別。本實施例其余技術方案與實施例2一致，且本實施例所采用的技術方案也適用于其余實施例。

實施例4

本實施例中，所述虛擬現實頭盔里有兩個高分辨率微型顯示器，與操作人員的左右眼對應，這樣，操作人員視野看到的景象則為立體全息影像，這樣可以做到非常精準的控制。本實施例其余技術方案與實施例2一致，且本實施例所采用的技術方案也適用于其余實施例。

實施例5

本實施例中，所述執行端與控制端的連接方式為線控連接。采用線控方式時是需要操作員來操控的，執行端所有的數據包括所有關節的運動都以線控的方式與控制端相連接，使得機器人的每一個動作都與操作員的動作相匹配，準確無誤的表達。本實施例其余技術方案與實施例2一致，且本實施例所采用的技術方案也適用于其余實施例。

實施例6

本實施例中，執行端與控制端的連接方式為無線連接，執行端設有信號接收裝置，在控制端設有信號發送裝置。采取無線方式時，一般都是用于家用領域，因為此時是不需要太精密的控制機器人的每一個動作，以達到遠程操控的目的，更加人性化。本實施例其余技術方案與實施例2一致，且本實施例所采用的技術方案也適用于其余實施例。

本發明可應用于工業領域和家用領域。

在工業領域，本發明利用虛擬現實技術進行遠程監控現場環境，可以實現遠程救火，以及進行各種高危作業。做到實時有效準確的判斷，讓操作者可以以身臨其境的方式感知現場作業區域的環境特點，從而做出精確的判斷。采用多自由度機械臂與仿生機械手臂，利用線控的方式連接到操作者的四肢上，使機械裝置的動作與操作者的動作完全同步，這樣便相當于將操人員的四肢和眼睛都延伸到了現場作業區域，操作人員可以安全有效且十分精準的把握現場作業，非常的方便，并且可以極大程度的降低作業風險和勞動強度。另外，機器人依靠履帶前行，著地壓強小，越障能力、地形適應能力強等優點，保證機器人能夠在外界作業環境復雜的工況條件也能正常前行，確保任務的順利完成。

在家用領域，本套裝置也可以采用無線的方式進行操控，能夠實現遠程做家務，如分身術一般，極大的節約了打掃家務所需的時間。除此之外，也可以在戶外執行任務，減少人員受傷。

本發明涉及的機械手端控制、肩關節控制器和肘關節控制器都具有一套人體工效學極高的控制系統，在接收人體控制器傳來的信號后，能夠精確的反應操作人員的每一個動作，所以這三處控制器在制造和復檢過程中對于精密性都有很高的要求，這樣才能保證準確無誤的反應操作員的動作。

除此之外，仿生取景器3的兩個相同參數的CCD攝像頭，能夠很直觀的反應出機器人眼中的場景，而且由于雙自由度云臺4的存在，使得機器人的仿生取景器3能夠全方位的旋轉，盡可能捕獲操作員所需的畫面。

另外，在虛擬現實頭盔10中，所用的微型顯示器具有很高的分辨率。從仿生立體取景器中讀取出來的畫面能夠很清晰的反映到虛擬現實頭盔10中的微型顯示器中。由于這種微型顯示器是分別對應操作員的左右眼，所以從微型顯示器中所讀取到的影像是立體全息影像，能夠更加簡單直觀生動的捕捉畫面。

用于機器人前進的履帶8與坦克的履帶類似，具有著地面積大，著地壓強小、越障能力、地形適應能力強等優點，保證機器人能夠在外界作業環境復雜的工況條件也能正常前行，確保任務的順利完成。底座與電機結構總成7，是支撐整體并且也是內部電路集成區，機器人能否正常工作，這一部分需要加固保護，防止電路被破壞。

使用時，操作員先坐在控制端處，然后再依次帶上虛擬現實頭盔10、肩關節控制端11、肘關節控制端12和機械手控制端9。控制端與執行端的每個關節可以采用線控方式連接或則無線方式連接，選擇完連接方式后，對機器人在進行調試，確保信號能準確傳達與接受，最后用于完成任務。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，而非對其限制；應當指出，盡管參照上述各實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應的技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。