[发明专利]一种基于视觉和力觉反馈的UAV群双边遥操作控制系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉和力觉反馈的UAV群双边遥操作控制系统及其方法，所述系统包括主端、从端和通讯模块，所述主端包括手控器和控制计算机，所述从端包括UAV虚代理点、UAV群、距离传感器、图像采集模块；操作者使用单个手控器控制所有的虚拟结构点，虚拟结构点与UAV采用双向跟踪机制，控制UAV群的队形移动；当与环境障碍物进行交互时环境提供力反馈信号，一方面提供给UAV改变UAV的位姿，控制编队队形的变换，另一方面提供给主端使操作者获得力觉临场感；同时，在每个UAV上安装摄像头，通过舵机调节摄像头视角范围，为操作员提供从端全局视图，最终使操作者同时获得力觉和视觉临场感。

主权项

一种基于视觉和力觉反馈的UAV群双边遥操作控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)手控器根据操作者的操作运动，并输出手控器的位置信息给控制计算机；2)控制计算机接收手控器位置信息，通过工作空间映射将手控器有限的工作空间映射到UAV群无限的工作空间内，然后通过无线网络将控制信号发送给UAV群内所有的虚拟结构点；3)虚拟结构点和UAV群采用双向跟踪机制，虚拟结构点在控制信号的作用下进行移动，UAV群跟踪对应虚拟结构点实现UAV群位置更新；4)距离传感器检测UAV群与障碍物的距离，当单个UAV与障碍物之间的距离达到预警值时，障碍物提供给UAV群反作用力，改变单个UAV的速度，同时，相应的虚拟结构点进行移动，更新编队队形；5)UAV群根据环境反作用力输出力信号，并通过无线网络发送给手控器，使操作者获得力觉临场感，同时，安装在UAV群上的摄像头在载体坐标系下，以单个UAV为中心，调节舵机角度，获得其余UAV的全局视图，并通过无线网络发送给控制计算机，使操作者监测UAV群的飞行以及与环境的接触状况，从而获得视觉临场感。