Система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота

Система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОП ПЕРВДАЧИ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО РОБОТА, содержащая бинокулярное оптическое устройство слежения за объектом по азимуту и углу места, снабженное механизмом сведения его оптических осей с помощью сервопривода, бинокулярное оптическое воспроизводящее устройство , укрепляемое на щлеме оператора , систему телевизионной передачи изображения от устройства слежения к воспроизводящему устройству, датчики углов поворота шлема оператора и сервоприводы вращения устройства слежения, соединенные между собой следящей системой, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффекта стериоскопичности, окуляры воспроизводящего устройства закреплены на поворотных осях, кинематически связанных между собой механизмами, осуществляющими сведение их оптических осей, причем окуляры снабжены датчиком угла сведения , а механизм сведения объективов связан с помощью следящей системы (Л с этим датчиком. 2. Система поп.1,отличаю щ а я с я тем, что окуляры воспроизводящего устройства и объективы устройства слежения связаны с соответствующими узлами системы телесх визионной передачи изображения по1С средством волоконно-оптических реО ) гулярно уложенных жгутов и оптичес00 ких согласующих устройств. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5l)4 Н 04 и 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3263016/18-08 (22) 13.03.81 (46) 30.09.85. Бюл. 1Ф 36 (72) Ю.N.Áàðàö, А.А.Белоцерковский, Ю.П.Жуков, И.Е.Захаров, Ю.Н.Киклевич и П.И.Котенко (71) Донецкое отделение Института

11 нГипроуглеавтоматизация (53) 621.384.31(088.8) (56) 1. Катыс Г.П. Оптические инфор мационные системы роботов-манипуляторов. N., "Машиностроение", 1978, с. 222-225.

2. Патент США - 3670097, кл. 178/65, опублик. 1972, (прототип). (54)(57) 1. СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННО11

ПЕРЕДАЧИ ВИЗУАЛЬН011 ИНФОР11АЦИИ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО РОБОТА, содержащая бинокулярное оптическое устройство слежения за объектом по азимуту и углу места, снабженное механизмом сведения его оптических осей с помощью сервопривода, бинокулярное оптическое воспроизводящее устройство, укрепляемое на шлеме оператора, систему телевизионной передачи

„„SU„„1182689 А иэображения от устроиства слежения к воспроизводящему устройству, датчики углов поворота шлема оператора и сервоприводы вращения устройства слежения, соединенные между собой следящей системой, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыкения эффекта стериоскопичности, окуляры воспроизводящего устройства закреплены на поворотных осях, кинематически связанных между собой механизмами, осуществляющими сведение их оптических осей, причем окуляры снабжены датчиком угла сведения, а механизм сведения объективов связан с помощью следящей системы с этим датчиком.

2. Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что окуляры воспроизводящего устройства и объективы устройства слежения связаны с соответствующими узлами системы телевизионной передачи изображения посредством волоконно-оптических регулярно уложенных жгутов и оптических согласующих устройств.

1182689

Изобретение относится к средствам обработки, дистанционной передачи и представления оператору визуальной информации и может быть использовано в супервизорных системах управления роботами, например для управления движением робота по сложному трехмерному рельефу, а также для управления движением манипуляторов робота. 1О

Известны устройства, повышающие эффективность действия дистанционного управления робота-манипулятора за счет увеличения объема информационного обеспечения оператора путем 15 стереоскопического представления трехмерной среды

Зти устройства обеспечивают воэможность получения трехмерных изображений иэ двух плоских но не соэ- 20 дают у оператора эффект "присутствия", т.е. эффект, при котором оператор воспринимает визуальную информацию, как бы находясь в- зоне действия дистанционно-управляемого ап- 25 парата.

Наиболее близким к изобретению является система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота, содержащая бино-Зо кулярное оптическое устройство слежения за объектом по азимуту и углу места, снабженное механизмом сведения его оптических осей с помощью сервопривода, бинокулярное оптическое воспроизводящее устройство, укрепляемое на шлеме оператора, систему телевизионной передачи иэображения от устройства слежения к воспроизводящему устройству, датчики 4О углов поворота шлема оператора и .сервоприводы вращения устройства слежения, соединенные между собой следящей системой 2 3

Недостатком известной системы является низкий эффект стереоскопичности за счет весьма узкой зоны стереоскопического видения по глубине. В указанной системе оптические оси глаз оператора сведены и заранее 50 направлены на определенный экран, например, í-: экран телевизора. Сведение оптических осей глаз оператора не зависит от сведения оптических осей зеркальной отражательной системы 55 бинокулярного устройства слежения, изменяющегося в широких пределах.

При углах сведения оптических осей зеркальной отражательной системы, стремящихся к О, при восприятии е визуальной информации происходит наложение изображений различных предметов, вследствие чего реальное восприятие объектов становится невозможным

Цель изобретения — повышение эффекта стереоскопичности.

Цель достигается тем, что в системе дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота окуляры воспроизводящего устройства закреплены на поворотных

l осях, кинематически связанных между собой механизмами, осуществляющими сведение их оптических осей, причем окуляры снабжены датчиком угла сведения, а механизм сведения объективов связан с помощью следящей сис темы с этим датчиком.

Окуляры воспроизводящего устройства и объективы устройства слежения связаны с соответствующими узлами системы телевизионной передачи изображения посредством волоконно-оптических регулярно уложенных жгутов и оптических согласующих устройств.

На фиг.1 представлена принципиальная схема системы дистанционной передачи визуальной информации; на фиг.2 и 3 изображены фрагменты картин при стереоскопическом и моноскопическом восприятии трехмерного протранства оператором.

Система содержит бинокулярное оптическое устройство слежения за объектом по азимуту и углу места, состоящее из двух объективов 1, закрепленных на вертикальных осях механизма 2, включающего две шестерни, находящиеся в зацеплении, посредством которого оптические оси пересекаются .в горизонтальной плоскости, образуя переменный угол р сведения объективов. Механизм 2 приводится в движение сервоприводом 3 и укрепля-. ется на платформе 4, которая под действием сревоприводов 5 и 6 поворачивается вокруг горизонтальной и вертикальных осей относительно корпуса робота 7. Объективы 1 двумя волоконно-оптическими регулярно уложенными жгутами 8 соединяются с оптическими согласующими устройствами 9, расположенными перед системой телевизионной передачи изображения, состоящей из телекамер 10, передающего устрой.1182689 4. ства 11,линии 12 связи,приемногоустройства 13 и телевизионныхмониторов 14

Перед экранами последних расположены оптические согласующие устройства . 15, связанные через волоконно-оптичес"g кие регулярно уложенные жгуты 16 с двумя окулярами 17 бинокулярного оптического воспроизводящего устройства, закрепленного на вертикальных осях механизма 18, аналогично по 1О

- конструкции механизму 2 и приводимого в движение оператором. Механизм

18 снабжен датчиком 19 угла сведения оптических осей окуляров и крепится к шлему 20, надеваемому на голову оператора. Шлем 20 имеет возможность поворачиваться вокруг горизонтальной1 и вертикальной осей относительно. неподвижного основания 21. На осях вращения щпема 20 укреплены датчики

22 и 23 углов поворота, которые через линию 24 связи и следящую систему 25 связаны с соответствующими сервоприводами 5 и 6. Датчик 19 также через линию 24 связи и следящую .систему 25 связан с сервоприводом 3.

Система работает следующим образом.

Изображение предмета, находящегося в вершине угла сведения оптических осей двух объективов 1, расположенных один от другого на расстоянии, примерно равном глазному базису, передается по волоконно-оптическим жгу35 там 8 и оптическим согласующим устройствам 9 на мишени передающих теле- камер 10. С передающих телекамер видеосигналы через передающее уст-ройство 11, линию 12 связи и прием- 4, ное устройство 13 поступают на входы телевизионных мониторов 14. Таким образом, на экранах мониторов возникают два изображения одного предмета, зарегистрированные с разных точек на-45 блюдения. Эти изображения образуют стереопару. Правое и левое изображе- ния стереопары через оптические согласующие устройства 15, волоконнооптические жгуты 16 и окуляры 17 передаются в правый и левый глаз оператора соответственно. Сведение оптических осей окуляров и, как следствие, сведение оптических осей глаз оператора объединяет их в одно трехмерное изображение предмета (фиг.2).

Оператор, изменяя угол сведения окуляров при помощи механизма 18, посредством датчика 19, следящей системы 25, сервопривода 3 и механизма 2 измен т угол /Ь сведения объективов l При этом в поле зрения оператора попадают новые предметы, находящиеся в вершине угла р сведения объективов 1 и при сохранении максимального стереоэффекта. При уменьшении угла р сведения объективов 1 и, как следствие, угла . о(сведения окуляров 17 бинокулярного оптического воспроизводящего устройства до 0 стереопара разрушается и в поле зрения оператора наблюдаются разные изображения для левого правого глаза,не совмещенные друг с дрУгом (фиг.З). При моноско» пическом восприятии объектов сектор обзора оператора увеличивается приблизительно вдвое. Производя повороты головы в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по азимуту и углу места), оператор посредством датчиков 22 и 23 следящей системы

25 и сервоприводов 5 и 6 изменяет свое положение в пространстве платформы 4 с объективами 1, осматривая окружающее пространство. В системе дистанционной передачи визуальной информации достигается увеличение эффекта стереоскопичности sa счет увеличения глубины зоны стереоскопического видения и сектора обзора оператора.

1182689

А

Составитель H.Èoðîçîâ

Редактор С.Лисина Техред Ж.Кастелевич Корректор.Г.Решетник

Заказ 6121/56 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4