CN117506883A - 一种用于远程机器人编程和部署的混合现实*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，包括VR设备单元、上位机单元、机器人控制单元和炭块打磨机器人；所述VR设备单元与上位机单元交互连接，所述上位机单元与机器人控制单元交互连接，所述机器人控制单元与炭块打磨机器人交互连接；发明通过采用混合现实技术，使得工人可以在完全不与工作环境接触的情况下进行操作，极大的提升了安全性，由于采用混合现实，可以使操作机器人进行多次虚拟工作进行测试，在一些需要原料进行测试的工作情况下，而不会对原料造成浪费，同时此方法不需要太多的技术知识的储备，操作简便，使得普通工人也能够快速上手操作，极大的降低了对高技术人员的依赖性。
Description
技术领域
本发明涉及远程机器人编程和部署技术领域，特别涉及一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***。
背景技术
随着科学技术的发展，越来越多的机器人被应用于工业生产之中，使用机器人进行工作可以极大的降低人力成本，由于机器人可以进行不间断的工作，因此大幅度的提升了生产效率，在某些高危环境中，因为机器人的工作可以在密闭的环境中展开，所以可以将工作时可能产生的高噪音、粉尘污染或其他一些对人体有害的工作环境与外部环境相隔开，极大地提高工人的工作舒适度，降低对环境的污染与对工人身体健康的危害，采用机器人进行工作，使得工人可以间接的对危险设备进行操作，极大的降低了工业事故发生的几率还降低了对高技术工作人员的依赖性，但由于工人仍需与机器人进行交互，因此会由于有一些对机器人的不当操作使得机器人对工人造成伤害。
目前对于机器人的控制，出于技术成本的考虑，大多数仅采用位置控制来进行工作，基于位置控制的机器人，仅能基于规划好的位置进行工作，需要拥有一定的知识储备工人对其进行操控，对工人的要求具有一定的门槛对高技术人员具有极大的依赖性，为此，提出一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***。
发明内容
有鉴于此，本发明希望提供一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，包括VR设备单元、上位机单元、机器人控制单元和炭块打磨机器人；
所述VR设备单元与上位机单元交互连接，所述上位机单元与机器人控制单元交互连接，所述机器人控制单元与炭块打磨机器人交互连接；
所述上位机单元包括云计算模块和边缘计算模块，所述云计算模块与边缘计算模块交互连接；
所述云计算模块用于对人机交互环境场景进行VR模拟，并模拟虚拟机器人S；
所述边缘计算模块用于对VR场景中虚拟机器人S的姿态和轨迹进行记录。
进一步优选的，所述VR设备单元包括VR头盔和VR操作手柄；
所述VR头盔，用于对云计算模块模拟出的人机交互环境场景展示。
进一步优选的，所述VR操作手柄包括R1按钮和R2按钮，所述R2按钮用于拖动人机交互环境场景中虚拟机器人S末端，所述R1按钮用于获取当前人机交互环境场景中虚拟机器人S末端的姿态和空间坐标。
进一步优选的，所述机器人控制单元，用于接收和存储上位机单元获取的虚拟机器人的姿态和轨迹数据。
进一步优选的，所述炭块打磨机器人为真实机器人，用于接收机器人控制单元的姿态和轨迹数据，并根据姿态和轨迹数据完成执行作业。
另外，本发明还提供了一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***的使用方法，包括以下步骤：
S1：上位机单元触发姿态同步按钮的回调函数，利用炭块打磨机器对虚拟机器人S进行初始化；
S2：通过VR操作手柄的R2按钮对虚拟机器人S末端进行触发，并向上位机发送解算位置姿态信息的服务请求，在上位机进行逆运动学解算；
S3：当右手R1按钮被触发时，通过边缘计算模块记录虚拟机器人S末端姿态和当前对应的所有的关节位置，即当前的位置姿态信息，并在VR环境中渲染出相应的航点坐标轴和与前一个坐标轴的连线；
S4：当坐标轴被右手R2按钮触发时，对选中的航点坐标轴进行拖动，此时，若右手R1按钮被触发，删除该航点坐标轴；
S5：触发完成示教按钮的回调函数时，虚拟机器人S回到初始化时记录的初始位置，同时将当前所有记录的姿态轨迹航点坐标轴向上位机发送，用以获取轨迹的服务请求，在获取响应之后，在VR场景中的虚拟机器人S再次执行一遍；
S6：机器人控制单元触发轨迹选项回调函数后，向上位机发送部署轨迹的服务请求，取得响应之后，炭块打磨机器人开始工作，则视为机器人工作成功，如果没有响应，则视为机器人工作失败。
进一步优选的，所述S1中，通过上位机利用I/O接口采集炭块打磨机器人的位置姿态信息，然后再由上位机将采集到的位置姿态信息发送至云计算模块，此时的炭块打磨机器人位置姿态在VR中会被设置为虚拟机器人S的初始位置姿态。
进一步优选的，所述S2中，当VR操作手柄模型变为红色，且反馈震动时，则表示解算失败，VR场景中实时更新了S的位置姿态，则表示解算成功。
本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过采用混合现实技术，使得工人可以在完全不与工作环境接触的情况下进行操作，极大的提升了安全性，由于采用混合现实，可以使操作机器人进行多次虚拟工作进行测试，在一些需要原料进行测试的工作情况下，而不会对原料造成浪费，同时此方法不需要太多的技术知识的储备，操作简便，使得普通工人也能够快速上手操作，极大的降低了对高技术人员的依赖性。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构图；
图2为本发明的示教流程图；
图3为本发明的流程步骤示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1-3所示，本发明实施例提供了一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，包括VR设备单元、上位机单元、机器人控制单元和炭块打磨机器人；
所述VR设备单元与上位机单元交互连接，所述上位机单元与机器人控制单元交互连接，所述机器人控制单元与炭块打磨机器人交互连接；
所述上位机单元包括云计算模块和边缘计算模块，所述云计算模块与边缘计算模块交互连接；
所述云计算模块用于对人机交互环境场景进行VR模拟，并模拟虚拟机器人S；
所述边缘计算模块用于对VR场景中虚拟机器人S的姿态和轨迹进行记录。
在一个实施例中，所述VR设备单元包括VR头盔和VR操作手柄；
所述VR头盔，用于对云计算模块模拟出的人机交互环境场景展示；通过VR头盔，云计算模块模拟出的人机交互环境场景实时展示，以便工作人员更直观的观察虚拟机器人S的作业姿态和轨迹。
在一个实施例中，所述VR操作手柄包括R1按钮和R2按钮，所述R2按钮用于拖动人机交互环境场景中虚拟机器人S末端，所述R1按钮用于获取当前人机交互环境场景中虚拟机器人S末端的姿态和空间坐标；通过触发R2按钮对虚拟机器人S末端进行触发，通过触发R1按钮利用边缘计算模块记录虚拟机器人S末端姿态和当前对应的所有的关节位置，即当前的位置姿态信息。
在一个实施例中，所述机器人控制单元，用于接收和存储上位机单元获取的虚拟机器人的姿态和轨迹数据；通过机器人控制单元触发轨迹选项回调函数后，向上位机发送部署轨迹的服务请求。
在一个实施例中，所述炭块打磨机器人为真实机器人，用于接收机器人控制单元的姿态和轨迹数据，并根据姿态和轨迹数据完成执行作业；通过炭块打磨机器接收控制单元将姿态和轨迹数据，并根据数据进行作业。
另外，本发明还提供了一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***的使用方法，包括以下步骤：
S1：上位机单元触发姿态同步按钮的回调函数，利用炭块打磨机器对虚拟机器人S进行初始化；
S2：通过VR操作手柄的R2按钮对虚拟机器人S末端进行触发，并向上位机发送解算位置姿态信息的服务请求，在上位机进行逆运动学解算；
S3：当右手R1按钮被触发时，通过边缘计算模块记录虚拟机器人S末端姿态和当前对应的所有的关节位置，即当前的位置姿态信息，并在VR环境中渲染出相应的航点坐标轴和与前一个坐标轴的连线；
S4：当坐标轴被右手R2按钮触发时，对选中的航点坐标轴进行拖动，此时，若右手R1按钮被触发，删除该航点坐标轴；
S5：触发完成示教按钮的回调函数时，虚拟机器人S回到初始化时记录的初始位置，同时将当前所有记录的姿态轨迹航点坐标轴向上位机发送，用以获取轨迹的服务请求，在获取响应之后，在VR场景中的虚拟机器人S再次执行一遍；
S6：机器人控制单元触发轨迹选项回调函数后，向上位机发送部署轨迹的服务请求，取得响应之后，炭块打磨机器人开始工作，则视为机器人工作成功，如果没有响应，则视为机器人工作失败。
在一个实施例中，所述S1中，通过上位机利用I/O接口采集炭块打磨机器人的位置姿态信息，然后再由上位机将采集到的位置姿态信息发送至云计算模块，此时的炭块打磨机器人位置姿态在VR中会被设置为虚拟机器人S的初始位置姿态；通过上位机利用I/O接口采集炭块打磨机器人的位置姿态信息，利用炭块打磨机器人的位置姿态信息对虚拟机器人S进行初始化。
在一个实施例中，所述S2中，当VR操作手柄模型变为红色，且反馈震动时，则表示解算失败，VR场景中实时更新了S的位置姿态，则表示解算成功；通过VR操作手柄模型的反馈对逆运动学解算进行判断，以便工作人员及时对错误数据进行更正。
本发明在工作时：通过上位机单元触发姿态同步按钮的回调函数，通过上位机利用I/O接口采集炭块打磨机器人的位置姿态信息，然后再由上位机将采集到的位置姿态信息发送至云计算模块，此时的炭块打磨机器人位置姿态在VR中会被设置为虚拟机器人S的初始位置姿态，从而利用炭块打磨机器对虚拟机器人S进行初始化，在初始化阶段，工作人员需佩戴VR头盔，并对VR操作手柄进行手持，通过VR操作手柄的R2按钮对虚拟机器人S末端进行触发，并向上位机发送解算位置姿态信息的服务请求，在上位机进行逆运动学解算，当VR操作手柄模型变为红色，且反馈震动时，则表示解算失败，VR场景中实时更新了S的位置姿态，则表示解算成功，当右手R1按钮被触发时，通过边缘计算模块记录虚拟机器人S末端姿态和当前对应的所有的关节位置，即当前的位置姿态信息，并在VR环境中渲染出相应的航点坐标轴和与前一个坐标轴的连线，当坐标轴被右手R2按钮触发时，对选中的航点坐标轴进行拖动，此时，若右R1按钮被触发，删除该航点坐标轴，从而对航点坐标轴进行更正和优化，当上位机触发完成示教按钮的回调函数时，虚拟机器人S回到初始化时记录的初始位置，同时将当前所有记录的姿态轨迹航点坐标轴向上位机发送，用以获取轨迹的服务请求，在获取响应之后，在VR场景中的虚拟机器人S再次执行一遍，机器人控制单元触发轨迹选项回调函数后，向上位机发送部署轨迹的服务请求，取得响应之后，通过机器人控制单元将姿态和轨迹数据导入炭块打磨机器人内，炭块打磨机器人开始工作，则视为机器人工作成功，如果没有响应，则视为机器人工作失败，进而利用采用混合现实技术，使得工人可以在完全不与工作环境接触的情况下进行操作，极大的提升了工作人员的安全性，由于采用混合现实，可以使操作机器人进行多次虚拟工作进行测试，在一些需要原料进行测试的工作情况下，而不会对原料造成浪费，同时此方法不需要太多的技术知识的储备，操作简便，使得普通工人也能够快速上手操作，极大的降低了对高技术人员的依赖性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，其特征在于，包括VR设备单元、上位机单元、机器人控制单元和炭块打磨机器人；
所述VR设备单元与上位机单元交互连接，所述上位机单元与机器人控制单元交互连接，所述机器人控制单元与炭块打磨机器人交互连接；
所述上位机单元包括云计算模块和边缘计算模块，所述云计算模块与边缘计算模块交互连接；
所述云计算模块用于对人机交互环境场景进行VR模拟，并模拟虚拟机器人S；
所述边缘计算模块用于对VR场景中虚拟机器人S的姿态和轨迹进行记录。
2.根据权利要求1所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，其特征在于：所述VR设备单元包括VR头盔和VR操作手柄；
所述VR头盔，用于对云计算模块模拟出的人机交互环境场景展示。
3.根据权利要求2所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，其特征在于：所述VR操作手柄包括R1按钮和R2按钮，所述R2按钮用于拖动人机交互环境场景中虚拟机器人S末端，所述R1按钮用于获取当前人机交互环境场景中虚拟机器人S末端的姿态和空间坐标。
4.根据权利要求1所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，其特征在于：所述机器人控制单元，用于接收和存储上位机单元获取的虚拟机器人的姿态和轨迹数据。
5.根据权利要求1所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***，其特征在于：所述炭块打磨机器人为真实机器人，用于接收机器人控制单元的姿态和轨迹数据，并根据姿态和轨迹数据完成执行作业。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：上位机单元触发姿态同步按钮的回调函数，利用炭块打磨机器对虚拟机器人S进行初始化；
S2：通过VR操作手柄的R2按钮对虚拟机器人S末端进行触发，并向上位机发送解算位置姿态信息的服务请求，在上位机进行逆运动学解算；
S3：当右手R1按钮被触发时，通过边缘计算模块记录虚拟机器人S末端姿态和当前对应的所有的关节位置，即当前的位置姿态信息，并在VR环境中渲染出相应的航点坐标轴和与前一个坐标轴的连线；
S4：当坐标轴被右手R2按钮触发时，对选中的航点坐标轴进行拖动，此时，若右手R1按钮被触发，删除该航点坐标轴；
S5：触发完成示教按钮的回调函数时，虚拟机器人S回到初始化时记录的初始位置，同时将当前所有记录的姿态轨迹航点坐标轴向上位机发送，用以获取轨迹的服务请求，在获取响应之后，在VR场景中的虚拟机器人S再次执行一遍；
S6：机器人控制单元触发轨迹选项回调函数后，向上位机发送部署轨迹的服务请求，取得响应之后，炭块打磨机器人开始工作，则视为机器人工作成功，如果没有响应，则视为机器人工作失败。
7.根据权利要求6所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***的使用方法，其特征在于：所述S1中，通过上位机利用I/O接口采集炭块打磨机器人的位置姿态信息，然后再由上位机将采集到的位置姿态信息发送至云计算模块，此时的炭块打磨机器人位置姿态在VR中会被设置为虚拟机器人S的初始位置姿态。
8.根据权利要求6所述的一种用于远程机器人编程和部署的混合现实***的使用方法，其特征在于：所述S2中，当VR操作手柄模型变为红色，且反馈震动时，则表示解算失败，VR场景中实时更新了S的位置姿态，则表示解算成功。
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