[发明专利]一种人机交互操作系统

说明书

本发明提供一种人机交互操作系统，能够提高人机交互系统的智能性和交互性。所述系统包括：采集单元，用于采集作业场景和实时作业信息；信息处理单元，用于构建增强现实显示，并下发任务指令；视觉交互单元，用于增强现实的显示远端作业场景和实时作业信息；力觉交互单元，用于基于力反馈的实时远端控制执行单元作业；控制单元，用于根据信息处理单元下发的任务指令和力觉交互单元输出的信息，向驱动单元下发控制指令；驱动单元，用于将控制单元下发的控制指令分解为力矩和转速以驱动动力单元提供执行单元作业所需的动力；执行单元，用于根据动力单元提供的动力，执行自主和人机协同两种作业模式下的作业任务。本发明适用于工业机械臂控制领域。

技术领域

本发明涉及机器人人机交互技术领域，特别是指一种人机交互操作系统。

背景技术

近年来，机器人在现代生产、生活中的应用领域不断扩宽，一方面，机器人是制造加工业实现智能化、数字化和信息化的重要载体，其基础研发、高端制造和领域应用是衡量一个国家科技创新和高精尖技术实力的重要标志；另一方面，机器人技术在社会生活领域的广泛应用，还催生了可从事修理、清洗、运输、救援及监护等工作的服务机器人和特种机器人，机器人的发展已经成为现代社会一种必然趋势。然而现阶段，机器人的智能和自主能力仍很薄弱,人机交互能力有待提高，这些都成为机器人进一步发展的制约。

针对目前存在许多工业领域高危行业仍然需要作业人员在现场作业，工作环境恶劣、安全系数低，安全事故频发，导致生命财产安全等问题，提高人机交互能力，提升机器人智能性是工业机器人进一步发展的必然选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种人机交互操作系统，以解决现有技术所存在的机器人智能化程度相对较低、人机交互能力不足的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种人机交互操作系统，包括：采集单元、信息处理单元、视觉交互单元、力觉交互单元、控制单元、驱动单元、动力单元和执行单元；其中，

所述采集单元，用于采集作业场景和实时作业信息，将采集的信息通过控制单元传输至信息处理单元，其中，所述作业信息包括：执行单元各关节的位姿信息；

所述信息处理单元，用于根据采集的信息、控制单元反馈的执行单元各关节实际的位姿，构建增强现实显示，并确定作业模式，根据确定的作业模式，对控制单元下发任务指令，其中，所述作业模式包括：自主作业模式和人机协同作业模式；

所述视觉交互单元，用于增强现实的显示远端作业场景和实时作业信息；

所述力觉交互单元，用于根据控制单元接收到的任务指令、执行单元末端力信息，基于力反馈，通过控制单元实时远端控制执行单元作业；

所述控制单元，用于根据信息处理单元下发的任务指令和力觉交互单元输出的期望执行单元各关节的位姿，向驱动单元下发控制指令；

所述驱动单元，用于将控制单元下发的控制指令分解为力矩和转速以驱动动力单元提供执行单元作业所需的动力；

所述执行单元，用于根据动力单元提供的动力，执行自主和人机协同两种作业模式下的作业任务。

进一步地，所述采集单元包括：垂直陀螺仪、双目相机、激光雷达、六维力传感器和防碰撞超声波传感器；其中，

所述垂直陀螺仪，用于检测执行单元的横滚角和俯仰角，确定执行单元末端姿态信息，并将确定的执行单元末端姿态信息通过控制单元传输至信息处理单元；

所述双目相机，用于实时采集作业环境和作业目标的位置状态，并将所采集的作业环境和作业目标的位置状态通过控制单元传输至信息处理单元；

所述激光雷达，用于扫描作业环境，建立作业环境三维点云，并将建立的作业环境三维点云通过控制单元传输至信息处理单元；