一种机器人线上远程操作系统平台的方法 |
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| 申请号 | CN202410044962.0 | 申请日 | 2024-01-12 | 公开(公告)号 | CN117921658A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 浙江湾区机器人技术有限公司; 余姚市机器人研究中心; | 发明人 | 杨冠军; 茹迪明; 赵智宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 机器人 线上远程 操作系统 平台的方法，通过构建机器人与用户的关联关系，建立虚拟平台形成虚拟交互场景，建立身份信息库形成虚拟身份；根据当前的远程操作实验需求和/或用户自身情况，为 基础 账号匹配相应的虚拟身份，形成交互身份，通过交互身份匹配虚拟交互场景，并 请求 远程操作实验交互；为实验自动匹配交互的机器人设备；通过交互身份在虚拟平台上 访问 机器人设备的上位机，并基于上位机的虚拟 示教器 及相应的视觉模 块 ，控制和观测机器人，并获取结果及相关数据。从而实现机器人设备资源、实验内容、师资 力 量的线上融合与共享，着力推动机器人实验教学改革，使有限的教学资源能服务于更多的教师和学生以及机器人从业人群。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人线上远程操作系统平台的方法，应用于服务器，其特征在于包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种机器人线上远程操作系统平台的方法技术领域[0001] 本发明属于机器人远程控制技术领域，具体涉及一种机器人线上远程操作系统平台的方法。 背景技术[0002] 机器人技术是支撑制造业发展的重要力量，社会对机器人人才的需求迫切。近年来各大高校纷纷设置机器人工程专业，目前全国已有三百余所高校设置了该专业，预计到2025年机器人工程专业本科毕业生将达到17万人。高校学生是支撑机器人技术力量的后备军，且对机器人的知识学习和工程实践表现出了极大的热情。 [0003] 机器人专业有着很强的实验和实践性，要掌握切实掌握机器人技术，除了理论知识学习外，需要大量的机器人实验与应用实践。但不同区域、不同办学条件的高校，以及同一学校不同专业之间，在机器人实验设备资源和师资力量配备方面有着很大的不均衡性。一些高校的机器人实验设备非常有限，难以很好满足机器人实验教学的需求，更难以满足学生课外自主学习的需要，而自主学习与实践探索对培养学生的能力与创新思维至关重要。 发明内容[0004] 为解决现有技术的不足，实现远程操控实验及虚实场景的相互验证，机器人实验项目数据化，提高设备及教学资源利用率的目的，本发明采用如下的技术方案：一种机器人线上远程操作系统平台的方法，应用于服务器，包括如下步骤： 步骤S1：构建机器人与用户的关联关系；建立虚拟平台形成虚拟交互场景，以便通过平台界面实现对机器人的远程控制，建立身份信息库，基于创建的基础账号进行分离存储，即一个账号可对应多个不同的虚拟身份，形成与所述虚拟交互场景配合的虚拟身份，虚拟身份可以进行修改更换； 步骤S2：可以通过人脸识别登录基础账号，用户使用基础账号登录服务器，根据当前的远程操作实验需求和/或用户自身情况，为基础账号匹配相应的虚拟身份，形成交互身份，实现账号与身份关联，也便于在教学过程中，教师与学生的相互识别，通过交互身份匹配相应的虚拟交互场景，并进行设定后发布远程操作实验交互请求，申请相应的实验及机器人设备； 步骤S3：根据远程操作设定要求及相关虚拟交互场景，自动匹配相应交互的机器人设备； 步骤S4：当用户的预约使用申请通过后，通过交互身份在虚拟平台上访问机器人设备的上位机，进行远程信息交互； 步骤S5：通过访问上位机构建的虚拟示教器，通过虚拟示教器软件及机器人配置的视觉模块（摄像头），控制和观测机器人，从而完成远程实验，并从上位机获取远程操作结果及相关数据。 [0005] 进一步地，所述步骤S1中，根据实验需求和/或用户自身情况，基于基础账号通过身份信息的补全进行虚拟身份的界定，用于实验时扮演不同的角色，当独自完成实验任务时，可以将虚拟身份界定为总工程师角色进行远程操作，当多人合作完成实验任务时，根据实验需求和各自的能力进行角色的界定，完成多人远程的团队合作；同时也方便在线上教学过程中，教师对学生进行教学、重点关注，从而提高学生整体的学习状态。 [0006] 进一步地，所述步骤S1中，虚拟交互场景的创建包括：1、依据线下机器人实验项目，存在相对应的真实机器人设备的实验场景； 2、根据真实实验场景演化，由平台开发设计师设计开发的虚拟交互实验场景，可以进行部分模块为真实机器人设备的操作及运行； 3、由用户自行设计开发DIY的虚拟交互实验场景，以实际项目案例为参照。 [0007] 进一步地，所述步骤S2中，根据当前的远程操作实验需求和/或用户自身情况，建立对应的实验班级及实验项目场景，基于实验班级及实验项目场景进行交互身份和虚拟交互场景的匹配。 [0008] 进一步地，所述步骤S1中，通过构建基础数据库，将机器人设备信息、账号访问及预约申请信息、通讯关联及使用信息进行关联，形成关联数据；所述步骤S2中，为用户预约相对应的机器人设备及使用时间；所述步骤S4中，当账号对应的预约使用申请通过后，在指定时间范围内直接通过交互身份在虚拟平台上访问至机器人设备的上位机，进行远程信息交互。 [0009] 进一步地，所述远程操作的系统包括多个工艺岛组成的线下实操平台，实操平台中相应的工艺岛包含了机器人设备，基于用户当前所需的远程操作需求，选取一组工艺岛相互配合进行线下实操，线下实操平台与虚拟平台相互配合进行远程操作的虚实结合及相互验证。 [0010] 进一步地，通过多个工艺岛构建远程操作流程的主线和分支线，基于实验和/或用户所需，获取远程操作主线和分支线对应的实验结果及相关数据，一方面，对于教学过程，需要展示实验相应步骤的多种并行操作走向及结果，另一方面，通过多种平行的实验步骤，展示获取到最佳结果对应的一组工艺岛及实验数据；此外，当用户角色中一名学生对应上位机工程师角色，而有多名学生对应电气工程师角色（负责机器人和PLC等工作内容）时，通过分支线的配合，能够高效的完成实验，虽然分支线的产生需要增加更多的设备，但避免了多次执行，节约了时间，而节约的时间所释放的设备资源也可以用于更多的实验。 [0011] 进一步地，所述线下实操平台与虚拟平台相互配合，包括线下实操设备与虚拟交互场景的切换，整个实验可以部分为远程线下设备实操，部分在虚拟交互场景中完成，基于线下设备的局限性及实验过程中的不确定性，可能需要增加设备数量或增加相应角色的用户，但此时无法预约到相应设备，便可以将增加的用户从线下远程实操切换至虚拟平台，或者将相应用户角色对应的线下实操设备全部释放，相应角色的用户全部切换至虚拟平台。 [0012] 本发明的优势和有益效果在于：本发明的一种机器人线上远程操作系统平台的方法，通过服务器构建虚拟平台和账号，能够在登录后选择所需的虚拟身份或实验场景，系统平台将根据已有的实验场景及当前的使用情况匹配相应的机器人实验及设备；通过客户端访问上位机及实验终端，运行相应的应用程序及虚拟示教器从而实现机器人远程控制及相关设备的控制，该方法也提高了用户实验的自由度，利于学习及设备资源的使用，同时能够学习不同的实验场景，以及在一实验场景中使用不同的虚拟身份，从而提高团队合作能力，以及提高对场景整体的把控能力。根据项目场景和功能需求进行教学，提高了学习质量和效率，利于激发学习积极性，保证教学效果，利于推广使用。本发明通过构建服务共享的机器人实验服务平台，将机器人设备资源、实验内容、师资力量进行线上融合，实现机器人实验项目数据化，同时，提高了设备及教学资源利用率。 附图说明 [0013] 图1是本发明方法的流程图图。 [0014] 图2是本发明实施例中装置的结构示意图。 具体实施方式[0015] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。 [0016] 如图1、图2所示，一种机器人线上远程操作系统平台的方法，包括机器人线上远程真实操作系统，机器人线上远程真实操作系统输入端连接有人脸识别，人脸识别的输出端连接系统平台交互账号的创建登录，账户创建后可登录系统平台，登录系统平台后可申请相对应的实验班级及实验项目场景，等待申请通过后，用户可预约相对应的实验设备及使用时间，在预约的使用时间范围内，用户可直接通过交互身份在系统平台上访问至机器人设备的上位机，实现远程信息交互；机器人设备的上位机上构建了虚拟的示教器，用户通过虚拟示教器软件及相关的摄像头实现对机器人运动的控制及观测，从而根据相对应的实验指导书完成远程实验；完成实验后，用户可将实验结果及相关文件上传至系统，得到实验评分及不足反馈。 [0017] 人脸识别，用于在系统中构建身份信息库，创建基础账号后分离存储，形成虚拟身份，方便在线上教学过程中对教师对学生进行教学，同时可以在教学过程中可以对一些学生进行重点关注，从而提高整体的学习状态。 [0018] 交互账号的创建，用于登录系统，形成交互账号，方便教师对学生的相互识别。 [0019] 实验项目场景，用于教师在教学过程中构建实验项目并提出各阶段流程节点的问题发布到系统中，学生能在实验过程中接收到问题，并进行独立思考，其作用是通过学生对问题的思考，有利于学生对知识有独到的见解，有益于发挥学生的主体性，同时，可以养成良好的学习习惯。 [0020] 通过机器人线上远程真实操作系统，能实现机器人设备资源在线共享，一方面解决学校、学生等设备使用需求方的设备资源短缺问题，另一方面提高平台的设备利用率。 [0021] 通过机器人线上远程真实操作系统，能实现实验内容的众创众享，教师、学生等可以将设计的实验内容在满足实验安全要求前提下，上传平台系统，通过众创方式丰富平台的实验内容。 [0022] 通过机器人线上远程真实操作系统，教师、学生可以在线预约实验设备资源和实验时间，在线操作实验设备，教师或学生的实验时间具有较好的自主性，为他们的自主科研、学习提供设备支持。 [0023] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。实施例一： [0024] 在本发明的一个具体实施方式中，线下实操平台可以由多个工艺岛组成，这些岛集上料、加工、装配和仓储为一体，形成一个自动化生产线。当然，单个工艺岛或部分模组也可以作为虚拟实验场景的蓝本，以支持虚拟现实的应用。 [0025] 以装配工艺岛为例，六轴机器人通过螺栓安装在工作台上，也可以配备移动底盘，实现整体的移动。在机器人的各个关节处配置测距传感器或防碰撞模块，在抓取装配处设置视觉模块，以实现装配定位及装配检测。在机器人与其他模块的交汇处设置相应的传感器，一方面可以防止机器人在运行过程中的碰撞，另一方面可以采集周围环境数据，便于机器人进行示教。在抓取物料处、放置装配处和机器人上等位置，都需要设置摄像头。这些摄像头和传感器等设备可以为我们提供位置、环境、姿态等相关的场景数据，从而使远程操作更加准确和高效。 [0026] 如果将单独的装配工艺岛作为一个虚拟实验场景对象，我们可以将其功能和模块分为几个主要类别。首先是机器人程序和示教；其次是视觉模块的检测和控制，同时实现检测数据与机器人或PLC的交互；第三是PLC编程控制气缸、打螺丝机、电机等执行器的运动；最后是实现上位机界面软件的编写等。为了完成这些功能的实现，我们可以设定几个虚拟身份来分工完成这个场景，例如视觉工程师负责视觉相关的实验内容，电气工程师负责机器人和PLC等工作内容，上位机工程师负责上位机软件的编写。当然，也可以独自完成所有任务，并担任总工程师角色。在多人合作场景中，可以自由分配任务，以提高学生的团队合作能力。 [0027] 通过上述实施方式，可以实现虚拟实验场景的搭建和虚实结合的相互验证，同时也为远程团队合作提供了一种途径。实施例二： [0028] 在本发明的一个具体实施方式中，远程实验平台包含客户端、服务器端、浏览器用户交互页面、真实实验终端。客户端为用户提供远程实验交互界面，以顺利完成远程实验内容；服务器端包括数据库，web应用程序，web服务器和虚拟实验模型及场景，用于处理客户端的用户请求；浏览器用户交互页面是实现用户进行注册登录、信息完善、预约申请、实验分享等功能的web平台；真实实验终端是控制包括实验器件、机械人、PLC、摄像头等实验设备的控制器，同时也是用户与实验设备进行数据交互的交互中心。 [0029] 通过上述的实施方式，用户通过浏览器用户交互页面向服务器发起HTTP请求，服务器接收到请求后，对请求进行解析，并根据解析出的请求参数执行相应的Web应用程序，完成虚拟身份的界定，并选择相关的虚拟实验场景进行申请预约。之后用户通过客户端实现账号身份登录，向服务器发起连接请求，服务器根据预约信息及连接请求，调用相对应接口，将实验终端通过远程桌面方式返回至客户端，同时可调用虚拟实验场景模型来对实验进行虚实结合。实现用户通过客户端的交互界面，对实验设备发送控制信息来驱动相关硬件执行相应动作或对实验数据进行增删改查等操作，最终完成实验内容。 [0030] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。 |
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