[发明专利]一种多ROV水下协同作业仿真系统

说明书

本发明公开了一种多ROV水下协同作业仿真系统，该系统包括VR操控模块、仿真模块、场景同步模块和UI界面模块，VR操控模块实时采集操作者双手在VR设备上输入的控制指令及位姿信息，并实时传送至仿真模块；场景同步模块实时接收来自至少一台VR设备加载的ROV、同一水下场景模型作为作业场景及控制指令，并将各ROV同步至该作业场景中；UI界面模块用于将虚拟双手操控功能按键、每一ROV分别在作业场景中作业的状态信息及图像信息、及ROV同步在作业场景中协同作业的状态信息及图像信息进行显示。本发明能够实现多ROV水下协同作业仿真，简化系统硬件架构，提升仿真系统可靠性，减少操作员培训所需时长，提升操作员的沉浸式体验，降低ROV损毁丢失等风险。

技术领域

本发明涉及ROV技术领域，特别是关于一种多ROV水下协同作业仿真系统。

背景技术

ROV(中文全称为：遥控无人潜水器；英文全称为：remotely operationalvehicle)在诸如深海矿物开采、线缆铺设和设备检修等方面的协同作业中发挥着重要的作用。但是，协同作业需要多台ROV，而采购多台ROV所需成本巨大。同时，不熟练的操作人员非常容易发生误操作，造成ROV的损坏甚至丢失。因此，如何在尽量低的成本下实现对操作人员在多ROV水下协同作业中的技能培训，是一个迫切需要解决的难题。

根据调研，目前水下作业机器人仿真系统通常不具备模拟多台ROV协同作业的功能，无法让操作者具有沉浸式的良好体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于VR(中文全称为：虚拟现实；英文全称为：virtualreality)的多ROV水下协同作业仿真系统，基于VR技术能够实现多ROV水下协同作业仿真，简化系统硬件架构，提升仿真系统可靠性，减少操作员培训所需时长，提升操作员的沉浸式体验，降低ROV损毁丢失等风险。

为实现上述目的，本发明提供一种多ROV水下协同作业仿真系统，其特征在于，包括VR操控模块、仿真模块、场景同步模块和UI界面模块，所述VR操控模块、仿真模块和UI界面模块同时预设在VR设备中，所述场景同步模块预设在服务器中；所述VR操控模块用于实时采集操作者双手在所述VR设备上通过操控功能元件输入的控制指令以及所述操作者双手的位姿信息，并实时传送至所述仿真模块；所述仿真模块包括场景仿真单元、运动仿真单元和传感器仿真单元，其中：所述场景仿真单元用于构建并存储供所述操作者通过输入所述控制指令进行选择加载的水下场景模型、ROV和虚拟双手，其中，所述虚拟双手按照所述操作者双手的位姿信息，移动并操作所述UI界面模块上与所述控制指令相对应的功能按键；所述运动仿真单元用于根据所述控制指令、所述传感器仿真单元采集到的ROV状态信息，利用动力学模型和运动学模型计算所述ROV的位姿及速度，进而控制所述ROV实施ROV作业；所述传感器仿真单元用于模拟ROV搭载的摄像头、位姿传感器、速度传感器、深度传感器和压力传感器，采集所述ROV及其所处的所述水下场景模型的状态信息及图像信息；所述场景同步模块用于实时接收来自至少一台所述VR设备选择加载的所述ROV、同一所述水下场景模型作为作业场景及控制指令，并将各所述ROV同步至该作业场景中、以及将在该逻辑帧接收到的各所述VR设备的控制指令进行打包，再分发给各所述VR设备中的所述仿真模块；所述UI界面模块用于将所述仿真模块中的虚拟双手操控所述功能按键、每一所述ROV分别在所述作业场景中作业的状态信息及图像信息、及所述ROV同步在所述作业场景中协同作业的状态信息及图像信息通过视频矩阵显示在显示屏上。

进一步地，所述ROV具有ROV本体及安装在所述ROV本体上的机械臂、机械爪和摄像头；所述VR设备包括左操控手柄和右操控手柄，所述功能元件包括所述左手柄本体及其操控面板上设置的第一控制按键、第一按键、第二按键和左摇杆，还包括所述右操控手柄及其操控面板上设置的第二控制按键、第三按键、第四按键和右摇杆，所述控制指令执行的持续时间取决于对应所述功能元件状态保持的时长，所述功能原件的操控动作或不同种所述功能原件的组合操控动作预先设置为对应的所述控制指令。