一种控制方法及电子设备与流程

1.本技术实施例涉及微波技术领域，尤其涉及一种控制方法及电子设备。


背景技术：

2.机器人遥操作是指操作人员监视和控制远方机器人完成各种作业，从而使机器人能够代 替人类在一些无法触及的、甚至一些危及人类健康或生命安全的环境下完成各种任务。与以 往的复合机器人不同，全部操作过程不需要机器人自动完成，需要人工的完成操作，这个是 遥操作本质上与其它机器人的不同之处。
3.目前，在相关机器人控制中把人类操作包含在控制回路中，任何的上层规划和认知决定 都是由人类用户下达的，而机器人本体只是负责相应的实体应用，因此，导致现有的机器人 控制的便捷性较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种控制方法及电子设备，可以解决现有的机器人控制的便捷性较差 的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例采用如下技术方案：
6.本技术实施例的第一方面，提供一种控制方法，应用于电子设备，所述方法包括：向机 器人发送目标指令，所述目标指令用于指示机器人执行目标操作；接收所述机器人发送的目 标受力信息，并基于所述目标受力信息，向用户进行目标反馈，所述目标反馈包括以下至少 一项：力反馈、震动反馈、声音反馈、显示提示信息反馈。
7.本技术实施例的第二方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：发送模块和接收模 块。所述发送模块，用于向机器人发送目标指令，所述目标指令用于指示机器人执行目标操 作。所述接收模块，用于接收所述机器人发送的目标受力信息，并基于所述目标受力信息， 向用户进行目标反馈，所述目标反馈包括以下至少一项：力反馈、震动反馈、声音反馈、显 示提示信息反馈。
8.在本技术实施例中，电子设备可以向机器人发送目标指令，所述目标指令用于指示机器 人执行目标操作；接收所述机器人发送的目标受力信息，并基于所述目标受力信息，向用户 进行目标反馈，所述目标反馈包括以下至少一项：力反馈、震动反馈、声音反馈、显示提示 信息反馈。本技术的控制方法，研究交互的机器人技术相比于全自主方式的机器人更具有现 实意义，人机交互的机器人吸引着越来越多研究人员的关注和研究。因此，针对多移动机器 人的遥操作系统，半自主的控制方式己经成为目前比较可行和有效的解决方案。机器人尤其 善于自动执行特定的重复的任务，具有良好的速度和准确性等特点，将人的智能加入其中， 在操作员的监督或辅助控制下完成复杂任务，即形成一个基于共享控制的遥操作系统。
附图说明
9.图1为本技术实施例提供的机器人框图；
10.图2为本技术实施例提供的一种低控制方法的示意图之一；
11.图3为本技术实施例提供的一种低控制方法的示意图之二；
12.图4为本技术实施例提供的一种低控制方法的示意图之三；
13.图5为本技术实施例提供的机器人平台框图；
14.图6为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的 实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本技术保护的范围。
16.本技术实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对 象，而不是用于描述对象的特定顺序。
17.在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如， 多个元件是指两个元件或两个以上元件。
18.本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如， 显示面板和/或背光，可以表示：单独存在显示面板，同时存在显示面板和背光，单独存在背 光这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如输入/输出表示输入或者输出。
19.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术 实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施 例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方 式呈现相关概念。
20.在相关技术中，"tele"实际上来自于希腊语，其英文含义是“distant"，意味"遥远"，所 以直观来看，人类用户和所被控制的机器人本体是有一定的物理距离得，这也是其遥操作的 名字由来。机器人遥操作产生的背景：机器人遥操作是指操作人员监视和控制远方机器人完 成各种作业，从而使机器人能够代替人类在一些无法触及的、甚至一些危及人类健康或生命 安全的环境下完成各种任务。与以往的复合机器人不同，全部操作过程不需要机器人自动完 成，需要人工的完成操作，这个是遥操作本质上与其它机器人的不同之处。
21.本技术的新型一种遥操作机器人平台软件设计方法，遥操作机器人可能是机器人最早的 方面和表现之一。字面上的意思是远距离操控的机器人，它通常被理解为指由人类操作员控 制的机器人或在回路中的机器人。任何高层次的、规划的或认知的决策都是由人类用户做出 的，而机器人则负责它们的机械执行。在相关机器人控制中把人类操作包含在控制回路中， 任何的上层规划和认知决定都是由人类用户下达的，而机器人本体只是负责相应的实体应用。
22.图1是遥操作机器人框图，为遥操作机器人最简单构型，该构型分为操作者、主手
master、 通讯、环境、从手slave组成。其中控制器设计主要时在主端和从端机器人两端。现有遥操 作机器人仅仅是主手与从手进行简单的通信，并未做到抓取物体或操作物体时的力反馈技术， 同时并未对信号做临场感处理。为了更好地控制主从端机器人，实现遥操作任务，提高遥操 作系统的稳定性、透明性、跟随性等性能，首先要对机器人准确构建运动学和动力学模型。
23.操作者：操作员施加到主端机器人上的力需保证其有界，以确保遥操作系统的稳定性。
24.主手slave：对机器人的运动学和动力学建模、控制器设计等。机器人模型的准确性直接 影响位置跟随和力反馈的效果。
25.通讯端：通讯环节(又称通讯信道)是遥操作系统中连接主从两端机器人完成控制的“桥 梁”，起到极其重要的作用。在传输信号过程中，通讯端由于自身属性不可避免会产生传输时 延，大大影响系统的稳定性。
26.从手slave：同主控制端类似，主要包括从端机器人的运动学和动力学建模、控制器设计 等。从端的机器人模型以及控制器设计同样会影响整个系统的稳定性与透明性。
27.远端环境：因为从端机器人会受到来自环境的作用力，所以需要对环境进行建模。环境 的模型的准确性将会直接决定环境作用力的数值，影响遥操作系统的透明性。同时，环境还 需保证施加在从端机器人上的作用力有界，以确保系统的稳定性。
28.本技术实施例提供一种控制方法及电子设备，电子设备可以向机器人发送目标指令，所 述目标指令用于指示机器人执行目标操作；接收所述机器人发送的目标受力信息，并基于所 述目标受力信息，向用户进行目标反馈，所述目标反馈包括以下至少一项：力反馈、震动反 馈、声音反馈、显示提示信息反馈。本技术的控制方法，研究交互的机器人技术相比于全自 主方式的机器人更具有现实意义，人机交互的机器人吸引着越来越多研究人员的关注和研究。 因此，针对多移动机器人的遥操作系统，半自主的控制方式己经成为目前比较可行和有效的 解决方案。机器人尤其善于自动执行特定的重复的任务，具有良好的速度和准确性等特点， 将人的智能加入其中，在操作员的监督或辅助控制下完成复杂任务，即形成一个基于共享控 制的遥操作系统。
29.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的一种控制方法及 电子设备进行详细地说明。
30.图2示出了本技术实施例提供的一种控制方法。如图2所示，本技术提供的控制方法可 以包括步骤101和步骤102。
31.步骤101、电子设备向机器人发送目标指令，所述目标指令用于指示机器人执行目标操 作。
32.本技术实施例中，所述目标操作包括以下任一项：移动操作、抓取操作、转动操作。
33.本技术实施例中，所述目标指令中包括目标参数，所述目标参数用于指示所述机器人执 行操作的操作参数，所述目标参数包括以下任一项：移动距离参数、抓取力度参数、转动角 度参数。
34.步骤102、电子设备接收所述机器人发送的目标受力信息，并基于所述目标受力信息， 向用户进行目标反馈。
35.本技术实施例中，所述目标反馈包括以下至少一项：力反馈、震动反馈、声音反馈、
显 示提示信息反馈。
36.可选地，本技术实施例中，结合图2，如图3所示，在上述步骤101之前，本技术实施 例提供的控制方法还可以包括下属的步骤201。
37.步骤201、电子设备接收所述至少一个摄像头发送的目标视频画面，并显示所述目标视 频画面。
38.本技术实施例中，所述目标指令是：用户基于所述目标视频画面触发电子设备向所述机 器人发送的，所述目标指令。
39.可选地，本技术实施例中，所述目标反馈包括力反馈。具体的，结合图2，如图4所示， 上述步骤102具体可以通过下述的步骤102a和步骤102b实现。
40.步骤102a、电子设备基于所述目标受力信息，确定与所述目标受力信息对应的目标电信 号。
41.步骤102b、电子设备根据所述目标电信号，向用户进行力反馈。
42.可以理解，如图5所示，为智能遥操作机器人平台框图，整个机器人控制软件系统包括 机器人控制器软件和上位机调度软件。控制器软件采用snrc iv型控制器架构：
43.操作系统：采用e3845控制器，风河实时操作系统。
44.基础函数库：为机器人系统提供基础功能函数。包括：1)机器人服务平台，将机器人系 统与操作系统隔离，并实现基本的总线协议栈和数据工具；2)机器人算法库，实现机器人手 臂、底盘相关算法功能。
45.机器人基础系统：整个机器人系统由三个单独的进程构成。包括：1)机械臂平台进程， 用于控制复合机器人的机械臂，实现模型正反解、轨迹规划、位置插补等功能；2)移动平台 进程，用于控制复合机器人的底盘，实现底盘在二维激光传感器下的地图创建、实时定位、 轨迹规划、运动控制、安全保护等，对于不同的移动底盘，可以开启不同的移动平台进程；3) 协调进程，用于控制整个复合机器人系统，包括系统的上下电、手臂底盘的任务协调等。
46.本技术实施例中，(临场感＝力反馈 视觉反馈 通讯延迟)该部分现在是遥操作机器人 的重点，从手端的机器手周围摆放有固定摄像头，用于采集多帧环境图像信息，并将该多帧 环境图像发送给主手端的显示用户设备，这样操作者可以根据多帧环境图像，移动用户的位 置。主或从手的码盘值可以反映出移动位移，从而根据检测到用户的位移，转化成移动指令 信息，该移动指令信息中包括移动距离、速度和加速度。主或从手的安装的力或压力传感器 可以反映出机器人与周围环境接触到的力信息，从而根据检测到的力信息，转化成力相关指 令。通信延迟和力反馈统称为临场感觉，是国内外学者研究的重点，其目标是让操作人员如 亲临现场操作机器人一样。临场感技术是交互技术的核心，包括操作者对远地环境的感知程 度以及操作者对远地环境及任务的控制能力。一方面本地操作者的位置和运动信息(包括身 体、四肢、头部、眼球等等)作为控制指令传递给远地的机器人，另一方面远程机器人感知 到的环境信息以及机器人和环境的相互作用信息(包括视觉的、力觉的、听觉和触觉的等等) 实时地反馈给本地操作者，使操作者产生身临其境的感受，从而有效地控制机器人完成复杂 的任务。对于操作者，临场感意昧着操作者对远地环境的沉浸感；而对于远地环境及任务， 临场感是指人的智能在远地的再现。
47.本技术实施例中，事实上，力感知和力控制是实现遥操作过程中最为重要的一环。
就现 阶段而言，由于环境感知、物体识别定位，以及决策、规划、控制技术尚未成熟，机器人在 大多数环境下还无法实现完全自主决策和自主操作。从手slave上有力传感器或压力传感器， 可以将力相关的数据发送至用户端，用户端可以根据该数据，将其转化成电信号。主手接受 到力信号后对力信号进行预测，弥补因为通信时延所带来的力延迟现象，使得反馈力接近是 临场感的。因此，人机协作遥操作不失为当前技术发展阶段的一个有效方案。
48.力觉感知，力反馈和力控制是遥操作的关键技术。最典型的例子是机械手抓海绵。在抓 取易变形易碎的物体时，机械臂还是不能代替人手的。
49.本技术实施例中，在高速加工的同时，要保持高的加工精度。除了机械设计和制造要保 证能实现目标外，对遥操作系统的要求采用一些措施来减少失真、延时。
50.1)采用前馈控制，以补偿由于伺服之后所产生的误差，提高加工精度。
51.2)适当控制给进率和采用恰当的加、减速曲线可以减少加、减速滞后所产生的误差。
52.3)“前瞻”控制在程序执行之前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲，从而控制刀具 按高速运动。
53.4)采用指令形式的实时识别，可以最佳地控制速度、加速度和加价速递，使加工在最佳 状态。
54.5)为防止扰动，开发数字滤波器技术。
55.下面将以实施例进行示意：
56.遥操作定义：在一定距离上进行操作的过程。
57.机器人遥操作有如下几个部分要素：(1)操作员；(2)机器人本体；(3)遥控台；(4) 远程通信系统；
58.(1)距离：操作者与被操作对象不可以直接接触。
59.(2)操作：主从master-slave之间交换信息。
60.一般需要反馈信息(视觉，位置，力等)。以往的机器人技术对于机器人工作安全性和技 术性依靠性较高，例如力控制、导航、视觉等技术。这些技术一旦有问题将导致机器人不能 使用，甚至影响机器人销售和推广。遥操作由于是人进行远程遥控，全部安全性依靠通信和 安全逻辑，对算法安全行要求不高。
61.遥操作机器人从广义来讲像遥控车、月球车、人机共融的融合。仅仅需要执行人借助远 程的遥控操作即可。力控制、导航和视觉等技术仅仅是遥操作的辅助技术。例如视觉技术大 部分仅仅应用在遥操作初级阶段作为图像显示功能，用于操作人员检测和观察。
62.可以理解：
63.(1)反馈操纵杆为触摸式人机交互的力反馈设备。反馈操纵杆有两个基本功能，一个 是输入位姿，另一个是力触觉反馈。在反馈操纵杆的六个关节中，1、2、3关节内，都有一 个编码器和一个直流电机。其中编码器的作用是可让计算机读取编码器上的数据来实时获得 各个关节的位姿情况，而直流电机的作用是决定反馈力的大小方向；
64.(2)、遥操作控制台：可以在室外车的操作台基础上进行改造，完成同时可以控制车行 走和手臂的操作平台；
65.(3)、事实上，力感知和力控制是实现遥操作过程中最为重要的一环。就现阶段而言， 由于环境感知、物体识别定位，以及决策、规划、控制技术尚未成熟，机器人在大多数环
境 下还无法实现完全自主决策和自主操作。
66.图6示出了本技术实施例提供的电子设备。电子设备60可以包括发送模块61和接收模 块62。其中，所述发送模块61，用于向机器人发送目标指令，所述目标指令用于指示机器人 执行目标操作。所述接收模块62，用于接收所述机器人发送的目标受力信息，并基于所述目 标受力信息，向用户进行目标反馈，所述目标反馈包括以下至少一项：力反馈、震动反馈、 声音反馈、显示提示信息反馈。
67.在一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括：设置于机器人上的至少一个摄像头。 所述接收模块61，还用于接收所述至少一个摄像头发送的目标视频画面，并显示所述目标视 频画面。其中，所述目标指令是：用户基于所述目标视频画面触发电子设备向所述机器人发 送的，所述目标指令。
68.在一种可能的实现方式中，所述目标操作包括以下任一项：移动操作、抓取操作、转动 操作；所述目标指令中包括目标参数，所述目标参数用于指示所述机器人执行操作的操作参 数，所述目标参数包括以下任一项：移动距离参数、抓取力度参数、转动角度参数。
69.在一种可能的实现方式中，所述电子设备60还包括：确定模块和反馈模块；所述确定模 块，用于基于所述目标受力信息，确定与所述目标受力信息对应的目标电信号；所述反馈模 块，用于根据所述目标电信号，向用户进行力反馈。
70.本技术实施例中，本技术的电子设备，研究交互的机器人技术相比于全自主方式的机器 人更具有现实意义，人机交互的机器人吸引着越来越多研究人员的关注和研究。因此，针对 多移动机器人的遥操作系统，半自主的控制方式己经成为目前比较可行和有效的解决方案。 机器人尤其善于自动执行特定的重复的任务，具有良好的速度和准确性等特点，将人的智能 加入其中，在操作员的监督或辅助控制下完成复杂任务，即形成一个基于共享控制的遥操作 系统。
71.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性 的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还 包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要 素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素 的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
72.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方 式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申 请的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均 属于本技术的保护之内。