[发明专利]面向遥操作手眼协调的交互控制方法

权利要求书

1.一种面向遥操作手眼协调的交互控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、交互设备数据采集，在手控器运动过程中，等时间间隔采集手控器的实时位置信息P_cⁿ；将采集到的手控器实时位置信息P_cⁿ与前一时刻位姿信息P_c^n-1作差得到手控器进动量ΔP；将进动量ΔP按照ΔP₀＝k*ΔP映射为机械臂末端的初始运动指令ΔP₀，其中，k为操作比例系数；

△P₀＝k*△P (1)

步骤二、结合交互操作坐标系到相机坐标系的转换矩阵R_x，对初始运动指令ΔP₀进行转换处理，得到相机坐标系中的运动指令ΔP₁；

△P₁＝△P₀*R_x (2)

步骤三、结合相机坐标系在世界坐标系的位姿矩阵C，对相机坐标系中的运动指令ΔP₁进行转换处理，得到世界坐标系中的运动指令ΔP₂；

在交互过程中，操作者观察到的视景由相机在世界坐标系中的位置姿态决定，而相机的位置姿态矩阵取决于三个要素：即相机视线方向、相机中心的位置、相机的正向朝向，这三个要素就能确定相机在世界坐标系中的位置姿态；当观察视角转换时，本质是相机在世界坐标系中的位置姿态发生了变化，相机坐标系在世界坐标系中的方向也随之发生变化；

将步骤二中得到的运动指令从相机坐标系转换到世界坐标系，需要用到相机矩阵的逆矩阵C^-1；此外，由于手控器进动量矩阵为1x3矩阵，因此需要构建一个1x4的矩阵D；

D＝[△P₁ 0] (4)

△P₂＝DC^-1 (5)

步骤四、将世界坐标系中的运动指令ΔP₂通过运动映射得到机械臂末端的最终运动量ΔP₃，生成整个交互过程的遥操作指令；

将步骤三得到的世界坐标系运动指令ΔP₂展开得到ΔP₂为1x4矩阵，其前三列元素为机械臂末端的最终运动量，通过运动映射取ΔP₂前三列元素生成ΔP₃，简化表示如下：

△P₃＝[△x △y △z] (6)

其中，Δx、Δy、Δz分别表示机械臂末端在世界坐标系中三个坐标轴方向的运动量，至此，用以实现手眼协调的遥操作指令生成；

步骤五、利用步骤四生成的遥操作指令驱动机械臂运动，实现手眼协调；

机械臂末端的实时位置记为P_jⁿ，下一时刻的位置为P_jⁿ⁺¹，则

通过场景对象实时末端位置驱动场景对象运动，实现遥操作过程的手眼协调。