本發(fā)明屬于體感控制機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種用于危險(xiǎn)環(huán)境下的vr體控機(jī)器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的智能機(jī)器人大多是依靠自身存儲(chǔ)的復(fù)雜程序代碼或者操作手柄，根據(jù)外部事件觸發(fā)產(chǎn)生相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)控制。但是大量的的程序代碼存儲(chǔ)需要大的存儲(chǔ)空間同時(shí)伴隨而來的體積大、功耗大、速度慢、存在延時(shí)等問題都會(huì)降低機(jī)器人得控制精度，不易實(shí)現(xiàn)同步控制功能。

同時(shí)檢測(cè)機(jī)器人攜帶視頻監(jiān)控相機(jī)或其他先進(jìn)的設(shè)備，可以提供直接的監(jiān)測(cè)結(jié)果，但是目前這類監(jiān)測(cè)機(jī)器人傳輸?shù)亩S視頻畫面對(duì)三維世界描述的巨大局限性，對(duì)復(fù)雜環(huán)境無法進(jìn)行最真實(shí)的還原與反饋，操作者無法更加自由、方便和直接地控制機(jī)器人進(jìn)行工作。綜上所述，所以我設(shè)計(jì)了一種用于危險(xiǎn)環(huán)境下的vr體控機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述存在的問題，本發(fā)明提供一種用于危險(xiǎn)環(huán)境下的vr體控機(jī)器人。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于危險(xiǎn)環(huán)境下的vr體控機(jī)器人，包括機(jī)架、電子雙目圖像采集系統(tǒng)、頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備、姿態(tài)傳感器、控制系統(tǒng)，所述機(jī)架的前端安裝有舵機(jī)：且所述舵機(jī)上連接有機(jī)械臂：所述機(jī)架的臺(tái)面上固定有arduin0開發(fā)板；且所述機(jī)架的中端固定有電路控制板；所述機(jī)架的下方掛裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述機(jī)架的后端設(shè)置有立體圖像獲取系統(tǒng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述立體圖像獲取系統(tǒng)連接到電子雙目圖像采集系統(tǒng)、頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備、姿態(tài)傳感器、控制系統(tǒng)等幾部分；所述電子雙目圖像采集系統(tǒng)和頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備共同構(gòu)建立體環(huán)境；所述電子雙目圖像采集系統(tǒng)是電子雙目完成對(duì)場(chǎng)景的捕捉與圖像獲取，電子雙目攝像頭是利用人眼觀察事物的原理，用兩臺(tái)攝像機(jī)模擬人的雙眼對(duì)景物進(jìn)行拍攝，捕捉場(chǎng)景畫面并實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)圖像，兩臺(tái)攝像機(jī)并列放置從而得到左、右兩幅具有視差的圖像，最后對(duì)該圖像進(jìn)行融合處理或通過3d設(shè)備觀測(cè)圖像。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備使兩幅具有視差的圖像分別映入人的左右眼，人的大腦將能感知兩幅圖像的視察信息，感知到生理深度暗示，產(chǎn)生立體感；且所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備透鏡具有放大作用，從而使圖像充滿使用者的整個(gè)視界，從而使用戶產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉浸感；在頭戴設(shè)備上加入姿態(tài)傳感器感知使用者的姿態(tài)信息來控制電子雙目的移動(dòng)，就構(gòu)成了強(qiáng)交互性、高自由度視點(diǎn)的沉浸式視頻體驗(yàn)和智能體感控制系統(tǒng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，本系統(tǒng)由姿態(tài)傳感器、微處理器(mcu)、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊等組成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，本系統(tǒng)選擇mpu6050模塊來檢測(cè)人體頭部和手臂的姿態(tài)角度變化。mpu6050芯片內(nèi)部集成了姿態(tài)傳感器、數(shù)字濾波、溫度傳感器、16位adc以及可擴(kuò)展數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(dmp)等；其中姿態(tài)傳感器選用的是慣性式姿態(tài)傳感器，包含有三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)，可以分別測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的角速度和線加速度，經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換，濾波和數(shù)據(jù)融合處理便可得到反映真實(shí)機(jī)體狀態(tài)的姿態(tài)角；且所述mpu6050模塊通過波特率為9600bps的串口完成所有設(shè)備寄存器及與mcu的通信，完成采集三軸加速度、三軸角速度的任務(wù)；所述微處理器(mcu)采用具有低功耗、低成本以及更好兼容性等優(yōu)點(diǎn)的atmelmega328p單片機(jī)(核心處理器為avr)，其主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的調(diào)試、控制電子雙目的轉(zhuǎn)動(dòng)以及完成姿態(tài)解算的相關(guān)運(yùn)算并且本系統(tǒng)使用以avr單片機(jī)為核心處理器的arduinouno開發(fā)板，配套有軟件處理平臺(tái)arduinoade，通過串口調(diào)試窗口即可顯示出mpu6050采集的數(shù)據(jù)信息。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，本系統(tǒng)使用以avr單片機(jī)為核心處理器的arduinouno開發(fā)板，配套有軟件處理平臺(tái)arduinoade，通過串口調(diào)試窗口即可顯示出mpu6050采集的數(shù)據(jù)信息。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該新型具有較好的3d視覺效果，立體感的形成以及畫面的實(shí)時(shí)傳輸性要好。為了滿足沉浸式視覺體驗(yàn)，立體畫面是基礎(chǔ)；若想在監(jiān)測(cè)等工程應(yīng)用中使用，不僅要求立體畫面?zhèn)鬏斞舆t小，速度快，而且視頻畫面質(zhì)量要求較高。并且該新型可達(dá)200米遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)鏈路通訊。具有應(yīng)用價(jià)值的機(jī)器人所處的工作環(huán)境必然在人體視線之外，就要求視頻傳輸?shù)木嚯x要提高，本次設(shè)計(jì)階段，需滿足200米的無線通訊。除了保證視頻數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)高質(zhì)量的傳輸，在某些場(chǎng)合可以進(jìn)行加密處理，實(shí)現(xiàn)可靠地雙向數(shù)據(jù)交流。該新型機(jī)械控制的動(dòng)作性強(qiáng)，響應(yīng)快速。動(dòng)作性是指用戶能以客觀世界的實(shí)際動(dòng)作來操作系統(tǒng)，這更得益于體感交互技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。動(dòng)作性好的關(guān)鍵在于控制端較高的自由度和靈活度，能夠與使用者的姿態(tài)動(dòng)作保持一致和同步。同時(shí)也要求對(duì)使用者姿態(tài)信息的采集和捕捉要靈敏且快速，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(機(jī)械臂等)慣性小，能夠快速準(zhǔn)確響應(yīng)。而且該新型能耗低，可持續(xù)工作4小時(shí)，為避免控制器在遠(yuǎn)程操作過程中能量耗盡，要求沉浸式控制器具備低能耗的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖中：1、機(jī)架；2、電子雙目圖像采集系統(tǒng)；3、機(jī)械臂；4、arduino開發(fā)板；5、電路控制板；6、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；7、立體圖像獲取系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1-3所示，一種用于危險(xiǎn)環(huán)境下的vr體控機(jī)器人，包括機(jī)架(1)、電子雙目圖像采集系統(tǒng)(2)、頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備、姿態(tài)傳感器、控制系統(tǒng)，所述機(jī)架(1)的前端安裝有舵機(jī)(2)：且所述舵機(jī)(2)上連接有機(jī)械臂(3)：所述機(jī)架(1)的臺(tái)面上固定有arduino開發(fā)板(4)；且所述機(jī)架(1)的中端固定有電路控制板(5)；所述機(jī)架(1)的下方掛裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(6)；所述機(jī)架(1)的后端設(shè)置有立體圖像獲取系統(tǒng)(7)；所述立體圖像獲取系統(tǒng)(7)連接到電子雙目圖像采集系統(tǒng)、頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備、姿態(tài)傳感器、控制系統(tǒng)等幾部分；所述電子雙目圖像采集系統(tǒng)和頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備共同構(gòu)建立體環(huán)境；所述電子雙目圖像采集系統(tǒng)是電子雙目完成對(duì)場(chǎng)景的捕捉與圖像獲取，電子雙目攝像頭是利用人眼觀察事物的原理，用兩臺(tái)攝像機(jī)模擬人的雙眼對(duì)景物進(jìn)行拍攝，捕捉場(chǎng)景畫面并實(shí)時(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)圖像，兩臺(tái)攝像機(jī)并列放置從而得到左、右兩幅具有視差的圖像，最后對(duì)該圖像進(jìn)行融合處理或通過3d設(shè)備觀測(cè)圖像；所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備使兩幅具有視差的圖像分別映入人的左右眼，人的大腦將能感知兩幅圖像的視察信息，感知到生理深度暗示，產(chǎn)生立體感；且所述頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備透鏡具有放大作用，從而使圖像充滿使用者的整個(gè)視界，從而使用戶產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉浸感；在頭戴設(shè)備上加入姿態(tài)傳感器感知使用者的姿態(tài)信息來控制電子雙目的移動(dòng)，就構(gòu)成了強(qiáng)交互性、高自由度視點(diǎn)的沉浸式視頻體驗(yàn)和智能體感控制系統(tǒng)；本系統(tǒng)由姿態(tài)傳感器、微處理器(mcu)、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊等組成；本系統(tǒng)選擇mpu6050模塊來檢測(cè)人體頭部和手臂的姿態(tài)角度變化。mpu6050芯片內(nèi)部集成了姿態(tài)傳感器、數(shù)字濾波、溫度傳感器、16位adc以及可擴(kuò)展數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器(dmp)等；其中姿態(tài)傳感器選用的是慣性式姿態(tài)傳感器，包含有三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)，可以分別測(cè)量出運(yùn)動(dòng)的角速度和線加速度，經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換，濾波和數(shù)據(jù)融合處理便可得到反映真實(shí)機(jī)體狀態(tài)的姿態(tài)角；且所述mpu6050模塊通過波特率為9600bps的串口完成所有設(shè)備寄存器及與mcu的通信，完成采集三軸加速度、三軸角速度的任務(wù)；所述微處理器(mcu)采用具有低功耗、低成本以及更好兼容性等優(yōu)點(diǎn)的atmelmega328p單片機(jī)(核心處理器為avr)，其主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的調(diào)試、控制電子雙目的轉(zhuǎn)動(dòng)以及完成姿態(tài)解算的相關(guān)運(yùn)算并且本系統(tǒng)使用以avr單片機(jī)為核心處理器的arduinouno開發(fā)板，配套有軟件處理平臺(tái)arduinoade，通過串口調(diào)試窗口即可顯示出mpu6050采集的數(shù)據(jù)信息；本系統(tǒng)使用以avr單片機(jī)為核心處理器的arduinouno開發(fā)板(4)，配套有軟件處理平臺(tái)arduinoade，通過串口調(diào)試窗口即可顯示出mpu6050采集的數(shù)據(jù)信息。

所述本新型裝置在這個(gè)實(shí)施例中，該新型中集成芯片與單片機(jī)通過串口通訊，mpu6050輸出的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)部集成的姿態(tài)解算器和卡爾曼濾波算法，可直接輸出穩(wěn)定、實(shí)時(shí)的姿態(tài)信息至mcu中，mcu再經(jīng)過數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)至控制電子雙目系統(tǒng)的mcu，該mcu即可根據(jù)角度值輸出不同的指令，對(duì)電子雙目的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制，最終帶給用戶沉浸式的體感控制體驗(yàn)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。