[发明专利]一种动态视觉的感知观测跟踪控制方法、装置及设备

说明书

本发明涉及一种动态视觉的感知观测跟踪控制方法、装置及设备，动态视觉感知系统包括VR设备和机器人，机器人的末端设置有摄像设备，该方法基于搭建了包含VR设备、机器人和摄像设备的动态视觉感知系统，并提出了针对该动态视觉感知系统采用逆运动学公式分析的异构型主从遥操作逆运动学模型，实现对目标的动态多角度可见光观测，通过逆运动学公式分析动态视觉感知系统机器人各个关节角实现机器人末端及摄像设备对VR设备的位姿跟踪，其位置跟踪平均误差不大于1.7mm，姿态跟踪平均误差小于2.36°；解决了现有遥操作技术与AR技术相结合遥控操作采用D‑H法建立遥操作机器人主从臂的运动学模型，得到的姿态跟踪精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及机器人视觉跟踪技术领域，尤其涉及一种动态视觉的感知观测跟踪控制方法、装置及设备。

背景技术

机器人代替人工开展配网带电作业是电网运维方式发展的趋势。但是由于现有配网线路多回路类型比例高、设备密度高，传统的固定式视觉感知系统难以绕过作业空间内的障碍遮蔽为操作人员和机器人自主控制系统提供作业目标和环境的感知和定位信息。而随着VR/AR设备技术成熟、成本降低，将VR/AR设备与遥操作技术相融合，研究可跟踪操作人员头部位姿、模拟人类在多视角观测同一目标时脊柱的姿态变化、具有高临场感的作业机器人动态视觉感知系统满足现在的需求。

目前，遥操作技术与AR技术相结合的研究主要集中于将AR作为操作人员的视觉感知来源，提升遥操作的临场感。而VR技术与遥操作技术相结合的研究主要是利用虚拟图像或者虚拟力、触觉降低遥操作延时问题对操作临场感的影响。在遥操作实现方面，目前常用的方法是采用D-H法建立遥操作机器人主从臂的运动学模型，通过该运动学模型得到的定位精度低。

发明内容

本发明实施例提供了一种动态视觉的感知观测跟踪控制方法、装置及设备，用于解决现有遥操作技术与AR技术相结合遥控操作采用D-H法建立遥操作机器人主从臂的运动学模型，得到的姿态跟踪精度低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种动态视觉的感知观测跟踪控制方法，应用于动态视觉感知系统上，所述动态视觉感知系统包括VR设备和机器人，所述机器人的末端设置有摄像设备，该方法包括以下步骤：

对所述VR设备、所述机器人和所述摄像设备分别建立对应的第一坐标系、第二坐标系和第三坐标系；

实时获取所述VR设备在第一坐标系下观测目标的第一空间参数，以及实时获取所述摄像设备在第三坐标系下的第三空间参数；

通过逆运动学公式对所述第一空间参数和所述第三空间参数进行映射处理，得到机器人的关节角；

通过所述关节角控制所述机器人运行，以控制所述摄像设备实时对观测目标动态观测。

优选地，所述逆运动学公式为：[x,y,z,ψ,θ,φ]_m＝f^-1([x,y,z,ψ,θ,φ]_s)＝f^-1(g^-1(q))；f为VR设备获取的第一空间参数到机器人末端的映射模型；g为机器人末端位姿到机器人各关节角大小的映射模型；q＝[q₁,q₂,…,q₆]为机器人的关节角，[x,y,z,ψ,θ,φ]_m为第一坐标系x、y、z轴对应的坐标x_m、y_m、z_m和旋转角ψ_m、θ_m、φ_m；[x,y,z,ψ,θ,φ]_s为第三坐标系x、y、z轴对应坐标x_s、y_s、z_s和旋转角ψ_s、θ_s、φ_s。