[发明专利]面向被操控对象集群的体感协同遥操作系统及方法

说明书

本发明公开了一种面向被操控对象集群的体感协同遥操作系统及方法，该系统包括体感控制端、通信编译端、多维显示端以及被操控对象集群；体感控制端向被操控对象集群定向开放标准接口及通信协议，面向被操控对象集群一对多操控时，单个体感控制端控制被操控对象集群前与被操控对象集群个体进行绑定，通过被操控对象切换功能键完成定向对被操控对象个体体感操控；面向被操控对象集群多对多操控时，多个体感控制端控制被操控对象集群前与被操控对象集群个体进行定向绑定；面向被操控对象集群多对一操控时，多个体感控制端控制被操控对象前与一个被操控对象进行定向绑定。本发明的系统及方法可完成一对多、多对多和多对一等方式的被操控对象集群协同操控。

技术领域

本发明属于被操控对象集群的交互控制领域，具体涉及一种面向被操控对象集群的体感协同遥操作系统及方法。

背景技术

随着计算机和机械自动化技术的快速发展，推动机器人行业不断的创新，机器人设备在越来越多的行业得到应用，机器人帮助人类完成复杂、精细、危险、工作量巨大的工作成为行业发展趋势。另一方面，工作复杂程度对机器人集群协同作业提出了更高的要求。提高机器人集群的运行工作效率、自动化程度及运行智能化成为技术发展的难题，因此对面向机器人集群的控制模式、方法，进行了诸多研究。目前传统的面向机器人集群的操控方式主要是以机器人单体对象为中心进行控制，包括：

1、加强机器人自主智能研究，赋予机器人集群自主协同遂行作业任务的“智能”。该方向尚处于技术前沿研究阶段，尚未进入工程实践。另外该方案对机器人的智能性要求极高，不利于降低特定作业任务的协同成本；

2、多人控制机器人集群的多对多遥控或程控方式，如图1所示。该方式中每个机器人单体对应一位操控人员或一支操控团队，进行相应的遥控或程控协同作业，因此协作人员规模较大，协作效率较低，操控人员相互替代性极差，遂行作业任务的柔性亦有限；

3、一对多的程控示教方式进行机器人的集群控制。该方式常应用于单一机型的阵列式应用，诸如无人机群的空中表演，如图2所示，因此其应用场景有限，较难应用于复杂工作环境下多机型机器人集群的协同工作。

因此，现在需要一种新型的面向机器人集群的操控方法，通过该方法灵活完成一对多、多对多、多对一等方式的集群协同操控，特别是针对复杂作业场景的在线协同遥控，同时体现通用兼容、灵活组网、高效协作、成本低廉等综合操控效能。

此外，普通人机交互过程(包括手柄操控或专用示教器操控模式)均为面向机器人动作空间的交互模式，即机器人动作与操控设备上某一固定按钮或指令是唯一映射关系，当操控设备变换空间方位时，操控者无法第一时间敏感到机器人动作空间与自身的操控指令之间的对应关系。且目前的体感交互模式，人必须处于该结构化模型当中才能完成整个交互过程，而在结构化模型之外(即模型视界之外或模型与人的相对位置关系发生变化)，则无法顺利完成体感交互过程。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种面向被操控对象集群的体感协同遥操作系统及方法，完成一对多、多对多和多对一等方式的被操控对象集群协同操控。

本发明采用如下技术方案：

一种面向被操控对象集群的体感协同遥操作系统，包括：体感控制端、通信编译端、多维显示端以及位于作业场景中待操控的被操控对象集群；

体感控制端用于采集操控人员体感动作并处理形成正确表意的操控指令，通过通信编译端传递给被操控对象集群或对应的被操控对象，由被操控对象端执行对应的操控指令动作；

通信编译端用于构建操控人员与被操控对象集群之间的通信网络，将经体感控制端采集与处理后的操控指令传输并转译为对应被控被操控对象的运动指令；

多维显示端用于呈现作业场景及作业场景中被操控对象集群的空间位姿状态；