基于增強現(xiàn)實技術(shù)的遙操作方式設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在一定距離以外對機器人執(zhí)行操控的行為稱為遙操作。用于實現(xiàn)這一功能的遙操作系統(tǒng)在微納操作、空間操作、水下操作、排爆操作等極端任務(wù)中不僅可以幫助人類克服生理局限、保障生命安全，還可以利用操作者的經(jīng)驗和適應(yīng)能力使機器人具有更好的臨場表現(xiàn)。而在日常生活中，遙操作系統(tǒng)同樣可以作為人機協(xié)作的良好平臺。
　　目前，針對遙操作系統(tǒng)的研究工作重點主要集中于增強操作者的臨場感，使其對遠處場景能夠建立更及時、準(zhǔn)確的判斷，從而實現(xiàn)更有效的操控。有別于基于

2、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的遙操作系統(tǒng)，本課題研究旨在利用增強現(xiàn)實技術(shù)，使遙操作系統(tǒng)在提供良好臨場體驗的同時，讓操作者能夠兼顧本地工作環(huán)境。該方式不僅可以避免發(fā)生誤觸，確保人員與設(shè)備安全，還可以使操作者在需要執(zhí)行本地操作的時候免去反復(fù)摘取頭戴顯示設(shè)備的麻煩，提高操作效率。
　　本系統(tǒng)遠程端由機械臂完成與工作環(huán)境的交互，其手部與雙目攝像頭構(gòu)成的手眼系統(tǒng)通過雙目視覺匹配獲取三維信息，并在系統(tǒng)初始化階段完成工作環(huán)境三維模型的建立。隨后，該系統(tǒng)會在運行

3、過程中對這一模型進行更新。增強現(xiàn)實技術(shù)在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在本地端的功能設(shè)計上。首先，本地端采用基準(zhǔn)標(biāo)記對觀測攝像頭進行注冊，以確定待顯示數(shù)字內(nèi)容與攝像頭之間應(yīng)具有的相對位置關(guān)系，進而實現(xiàn)遠處工作場景三維模型在本地端與真實環(huán)境的融合顯示功能。其次，本地端還實現(xiàn)了用戶與該場景模型之間的手勢交互功能。用戶不僅可以依靠該功能利用手勢對顯示內(nèi)容進行調(diào)節(jié)，還能夠?qū)h程機械臂進行運動控制。通過上述功能的有機結(jié)合，用戶便能夠在本地以操作虛擬物