基于力反饋觸覺的遙操作控制系統(tǒng)是一種通過觸覺交互技術(shù)實現(xiàn)“人-機(jī)-環(huán)境”閉環(huán)控制的先進(jìn)人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)。操作者通過主端設(shè)備(力反饋手柄+VR設(shè)備)發(fā)送動作指令,控制遠(yuǎn)端執(zhí)行器(如機(jī)械臂)完成任務(wù),同時實時感知從端接觸環(huán)境的力/觸覺信息,實現(xiàn)“身臨其境”的精準(zhǔn)操控。
1:1構(gòu)建虛擬場景,不在現(xiàn)場也能身臨其境,并可以預(yù)演操作路徑從而規(guī)避碰撞風(fēng)險
實時采集控制端設(shè)備的運行狀態(tài)并實時渲染顯示
通過從端力傳感器(六維力/力矩傳感器)采集接觸力、振動等物理信息從而根據(jù)精準(zhǔn)的操作
采用專用協(xié)議(如TSN、ROS2-DDS)確??刂浦噶钆c反饋信號的端到端延遲<50ms
工作空間
平移 210*210*130 mm
旋轉(zhuǎn) 240*115*320 deg
力
持續(xù)力 8.5 N
分辨率
直線位移 0.02mm
旋轉(zhuǎn)位移 0.005 deg
剛度
7.8 N/mm
接口
標(biāo)準(zhǔn) USB2.0
刷新頻率 4KHz
通用電源 220V 轉(zhuǎn)24V
操作平臺
Microsoft Windows 7/8/10/11
Linux All distributions
軟件開發(fā)包
設(shè)備層
Windows HFD_API.dll、HFDTech3D.dll
Linux HFD_API.so
應(yīng)用層
Unity3D平臺 HFDTech3D.cs腳本
結(jié)構(gòu)
基于Delta的并聯(lián)機(jī)構(gòu),與末端串聯(lián)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)解耦連接,具有被動+主動雙重力補(bǔ)償功能
校準(zhǔn)
采用絕對編碼器,開機(jī)自動校準(zhǔn),無需手動校準(zhǔn)
用戶輸入
末端手柄上1個可編程的輸入按鈕
安全性
超速自動關(guān)閉力反饋,進(jìn)入電磁阻尼狀態(tài)
資源更新
從服務(wù)端進(jìn)行資源檢查與更新
登錄功能
登錄、注冊、修改、重置密碼、個人中心等
監(jiān)控相機(jī)系統(tǒng)
(1)監(jiān)控相機(jī)的添加與編輯;(2)監(jiān)控相機(jī)的數(shù)據(jù)流接入;(3)視頻畫中畫顯示
多視角系統(tǒng)
(1)支持創(chuàng)建多個靈活的UI窗口進(jìn)行虛擬視角顯示,窗口可固定、可彈出、可拖動、可縮放;(2)支持窗口內(nèi)視角的移動、旋轉(zhuǎn)、縮放;(3)可創(chuàng)建和選擇預(yù)定義視角;(4)可對選定的模型進(jìn)行視角旋轉(zhuǎn)和縮放的聚焦觀察。
模型交互操作
(1)可對接機(jī)械臂相關(guān)的算法程序,實現(xiàn)對模型拖拽的交互控制,可實現(xiàn)先移動模型,然后程序再反算關(guān)節(jié)運動參數(shù)(算法由甲方提供);(2)可對遮擋聚焦設(shè)備的模型設(shè)置隱藏或透明度調(diào)節(jié);(3)可對物體節(jié)點開關(guān)軌跡線、可設(shè)置軌跡保留時間。
事件與行為的管理
1.事件的定義:(1)位置、碰撞事件觸發(fā)某操作;(2)參數(shù)事件觸發(fā)某操作;2.觸發(fā)的操作:事件發(fā)生后觸發(fā)錄屏操作、Ui彈窗等
錄屏和保存功能
對事件進(jìn)行記錄并在本機(jī)保存成MP4格式;
虛擬場景可視化
對場景進(jìn)行仿真,可以查看到系統(tǒng)中的各個設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器的工作狀態(tài)
維護(hù)過程可視化
(1)設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況監(jiān)控;(2)遙操作維護(hù)流程及進(jìn)度監(jiān)控;(3)視頻接入可視化;(4)設(shè)備故障報警
數(shù)據(jù)可視化
1.響應(yīng)式可視化:點擊設(shè)備查看編輯設(shè)備信息;2.看板式可視化:半透明顯示設(shè)備運行狀態(tài),波形圖,柱狀圖等;3.大屏幕可視化:遙操作維護(hù)系統(tǒng)整體信息
離線仿真模式
通過離線仿真模塊,可對接遙操作控制系統(tǒng),對其進(jìn)行場景編輯,可對包層維護(hù)和偏濾器維護(hù)的相關(guān)模型場景進(jìn)行編輯,可調(diào)整預(yù)設(shè)的視角、對模型的顯示狀態(tài)和位置進(jìn)行調(diào)整和保存。在這里可以對遙操作步驟進(jìn)行觀察。 虛控虛:計算機(jī)遙操作系統(tǒng)>>指令控制>>虛擬現(xiàn)實可視化系統(tǒng)
虛實同步模式
實控虛:現(xiàn)場設(shè)備>>狀態(tài)控制>>虛擬現(xiàn)實可視化系統(tǒng)
加載模型
可導(dǎo)入指定格式的模型,如FBX,模型通過服務(wù)器中的模型庫集中管理,客戶端同步更新
Assetbundle方式導(dǎo)入模型
在Unity中編輯內(nèi)容,添加組件、限制、修改材質(zhì)等,完成后導(dǎo)出獨立的Assetbundle
虛擬場景維護(hù)
1.模型配置:(1)從庫中加載模型(2)移動模型位置(3)保存場景更改 2.UI配置建議這期先不做,先做效果比較好的固定的視圖,后面再考慮更換為動態(tài)
碰撞檢測系統(tǒng)
使用Unity物理引擎進(jìn)行力學(xué)計算與碰撞檢測
外部數(shù)據(jù)的接口
(1)讀取外部真實系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并對虛擬系統(tǒng)進(jìn)行模型狀態(tài)更新(2)讀取外部遙操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并對虛擬系統(tǒng)進(jìn)行模型狀態(tài)更新
多用戶并發(fā)處理
(1)支持不小于15個用戶并行訪問;(2)支持用戶連接不同的設(shè)備控制器并在不同的工作頁面不同的視角顯示相同的場景
PC版
基于鼠標(biāo)鍵盤交互的PC版本的開發(fā)
VR版
基于手柄交互的VR版本的開發(fā)(漫游查看場景)
資源調(diào)度
整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和分發(fā)的中臺,進(jìn)行資源調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸
模型管理
模型、場景等相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲中心
圖形處理
圖形處理模塊中,服務(wù)端和客戶端采用了圖形處理專用引擎 GPU 進(jìn)行三維場景、 模型的圖形計算和處理,包括頂點混合、紋理映射、貼圖壓縮等
數(shù)據(jù)庫服務(wù)
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),對整體系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲、檢索等服務(wù)功能
用戶管理
提供登錄功能的數(shù)據(jù)對接和用戶數(shù)據(jù)的儲存管理,包括但不限于對用戶的工號、密碼、郵箱、角色分配等信息
運行數(shù)據(jù)
對系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和記錄
日志管理
可以查看系統(tǒng)操作的日志