力触觉遥操作机器人控制系统方案

Touch触觉力反馈遥操作教学科研平台

2024-6-23

背景概述

    遥操作是指操作者通过手控器、手柄等人机交互装置和设备控制远地的机器人完成作业任务的行为。操作者通过主机器人向从机器人发送指令,同时感受到从机器人和外界的交互信息, 从而完成遥操作任务。这种主从式系统通常被认为是一种有效的遥操作方法,它实际上是一个人、机协作系统,通过遥操作将操作者的智能映射到任务环境中,借助于人的智能和经验来完成复杂环境下的作业。人在系统中的介入,能够弥补机器人在控制、传感以及人工智能等方面的不足。
    随着人类探索领域的不断扩展,人类探索活动的危险性和复杂性日益增长,如空间探测、核能利用、远程制造、深海探测等。出于对操作者的安全考虑,这些活动往往需要引入遥操作机器人系统。随着人类空间活动的不断发展,特别是近年来各国对太阳系以及深空探索计划的逐步展开,将会有大量的空间生产、空间加工、空间装配、空间维护和修理工作。然而,向空间发送宇航员需要大量的资金,而且由于空间工作需要在一个了解不多并且不可控的环境中进行,舱外活动存在一定的危险,因此必须充分利用机器人技术,减小人类从事危险工作的代价和成本。但智能机器人的研究现状表明,由于受到机构、控制、传感和人工智能等支撑技术的限制,研制出能在未知或复杂环境下全自主方式工作的智能机器人,是短期内难以达到的目标。因此,利用现有技术以及人机合作的遥操作机器人概念,机器人也可以在许多空间任务中替代人,以降低成本和危险并且增强人类的活动能力。从长期观点看,遥操作是机器人完成复杂或危险环境下远地作业任务的主要手段,有助于扩大人类的探索活动范围,提升各种类型环境作业的能力。
    随着人类社会的发展,人类正在极力打破空间距离的约束,消除各地资源分布不均、发展情况不一的问题。远程手术是现代科技的结晶之作,使用者通过操作主机械臂与观看实时画面, 判断远程从机械臂的执行情况,帮助远距离病人及时接收治疗。类似的,遥操作系统结合机器人还可以用于远程排爆、远程灭火等危险场景,不仅能够挽救人类生命,也可以最大程度上减少人类面临的危险。


实现功能

1、Touch 遥操作教学科研平台主要具有采集 Touch 力反馈设备运动数据,实时下发给机械臂, 能够轻松灵活地复刻使用者示教运动,并同时提供稳定的通信数据,机械臂实时复现 Touch 上执行的动作,可使用于动作精细需求高、需远距离控制等任务。睿尔曼助力客户基于 Touch 遥操作教学科研平台完成各场景任务。

2、Touch 遥操作教学科研平台主要组成部件包括:1 个 RM65-B 六轴机械臂(从臂)、Touch 遥控设备,两者通过 PC 端进行通信。机械臂与 PC 端可以选择有线或无线方式通信,Touch 与 PC 端采用 USB 方式通信,通过调用机械臂和 Touch 自带的 API 生成可执行文件,运行可执行文件进行遥操作。

3、机械臂可自主操作,末端带有二指夹爪,可通过程序控制完成桌面物体拿取、放置、整理等任务。在遥操作模式下,使用者通过控制 Touch 的功能按键,控制机械臂运动和夹爪运动, 通过 Touch 记录关节转动数据,使用机械臂自带的透传功能,将 Touch 的关节数据通过 5ms 的高跟随透传到从机械臂,以完成机械臂的运动映射。


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