[发明专利]一种果蔬采摘机器人双边遥操作控制方法

权利要求书

1.一种果蔬采摘机器人双边遥操作控制方法，包括由单个操作员(Y)、单个手控器(3)、监控中心(4)、通讯环节(2)以及多个结构相同的果蔬采摘机器人(1)、摄像头(6)和果园环境组成的双边遥操作系统；每一所述的果蔬采摘机器人(1)均由履带式的移动平台(11)、机械臂(12)、末端执行器(13)、升降台(14)、控制箱(15)和果蔬收集筐(16)组装构成；所述的手控器(3)与果蔬采摘机器人(1)的机械臂(12)的结构相同，所述的手控器(3)具有六自由度的位置感知能力和三自由度的力反馈能力，所述的手控器(3)上安装有两个用来定义手控器(3)工作状态的按钮；所述的操作员(Y)通过手控器(3)的反馈力感知移动平台(11)、机械臂(12)以及末端执行器(13)的作业状态；其特征是：所述果蔬采摘机器人具有部分智能，也可将由多个果蔬采摘机器人(1)组成的系统分为多移动平台系统、多机械臂系统以及多末端执行器系统，使操作员(Y)通过单个手控器(3)分别控制多移动平台系统及多机械臂系统，实现对多个果蔬采摘机器人(1)的控制；

将所述的手控器(3)的工作空间视为球形，并将球形工作空间按半径划分为三个使得手控器(3)能控制多个果蔬采摘机器人(1)的工作区；三个所述的工作区依次包括机械臂控制区(31)、过渡区(32)和移动平台导航区(33)；

所述的机械臂控制区(31)为以Rm为半径的球形范围内的区域，所述的过渡区(32)为半径Rm以外至半径Rt以内的区域，所述的移动平台导航区(33)为以半径Rt以外至半径Rp以内的区域；

两个所述的按钮包括第一按钮(3a)和第二按钮(3b)；定义两个按钮的功能为：当按钮按下零数次或偶数次时记为0，当按钮按下奇数次时记为1；所述的第一按钮(3a)和第二按钮(3b)能表示四种状态：00，01，10和11，分别对应A，B，C和D四种状态；

当手控器(3)处于A状态时，多个果蔬采摘机器人(1)处于自主运动状态，手控器(3)的位置变化不影响果蔬采摘机器人(1)，此时手控器(3)的反馈力为零；当手控器(3)处于B状态且手控器人机交互作用点处于移动平台导航区(33)时，机械臂(12)和末端执行器(13)的位姿保持不变，多移动平台系统被手控器(3)控制，此时手控器(3)的反馈力反映多移动平台系统的作业状态；

当手控器(3)处于C状态且手控器人机交互作用点处于机械臂控制区(31)时，移动平台(11)和末端执行器(13)的位姿不变，多机械臂系统被手控器(3)控制，此时手控器(3)的反馈力反映多机械臂系统与环境的交互状态；

当手控器(3)处于D状态且手控器人机交互作用点处于机械臂控制区(31)时，移动平台(11)和机械臂(12)位姿保持不变，果蔬采摘机器人(1)开始采摘果蔬，此时手控器(3)的反馈力反映末端执行器(13)与果蔬的接触力；

当手控器人机交互作用点处于过渡区(32)时，为手控器(3)控制果蔬采摘机器人(1)在多移动平台系统和多机械臂系统间保证平滑过渡切换的过渡区间；

果蔬采摘机器人双边遥操作控制方法中多移动平台系统和多机械臂系统均采用分布式控制，每个果蔬采摘机器人(1)均根据自身与相邻果蔬采摘机器人(1)以及与环境之间的状态自主作业；具体地说是每个移动平台或机械臂均能根据自身与邻居以及与环境之间的状态自主作业，只有当任务切换的时候，才依赖手控器(3)的集中控制；采用集中控制模式时，即在集中控制时，多移动平台系统中或多机械臂系统中只有一个移动平台(11)或一个机械臂(12)直接受控于手控器(3)，其余的移动平台(11)或机械臂(12)以该受控的移动平台(11)或机械臂(12)为中心自主形成指定的队形；

两相邻的果蔬采摘机器人(1)的移动平台(11)或机械臂(12)之间设计有用于产生作用力的人工势场，移动平台(11)或机械臂(12)之间通过信息交互达到满足任务需求的队形，并最终收敛于手控器(3)的控制命令；任意两个相邻移动平台(11)或机械臂(12)，当它们之间的距离等于目标队形中的设定距离时，相互之间的作用力为零；当它们之间的距离小于目标距离时，表现为排斥力；当它们之间的距离大于目标距离时，表现为吸引力。