一种基于虚拟环境重建的增强遥操作临场感的方法

摘要

本发明涉及一种基于虚拟环境重建的增强遥操作临场感的方法，通过远端实时地反馈力，辨识出远端环境的部分参数(刚度系数和阻尼系数)，在主端重建远端环境，使得主端虚拟环境的建立更加精确，不仅降低了时延的影响，而且给主端操作者提供了实时地虚拟反馈力，同时将虚拟现实技术用于主端，提高了主端操作者的临场感，使操作者更好的完成任务。

主权项

一种基于虚拟环境重建的增强遥操作临场感的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立虚拟的从端任务环境，真实环境与虚拟环境对应比例为1:1；建立远端环境进行动力学模型：$F_e=k{\left(x_e\right)}^n+\lambda {\left(x_e\right)}^n{\stackrel{·}{x}}_e$其中：k和λ分别表示在接触处的刚度系数和阻尼系数；x_e表示接触物之间沿切入方向的切入深度；表示接触物在接触处的相对速度；n表示碰撞指数，表示接触物材料的非线性程度；步骤2：求解动力学模型中的接触物的刚度系数k系数：$k=\frac{4\tau }{3\pi ({\sigma }_1+{\sigma }_2)}$其中：τ表示一个常数，在整个接触过程中，由于不同的运动路径导致τ的值产生变化；σ₁和σ₂表示材料参数，其中：E_i表示碰撞材料的弹性模量；v_i表示碰撞材料的泊松比；步骤3：求解动力学模型中的阻尼系数λ计算模型误差：当e_r在0.0～0.6时，采用计算阻尼系数λ；当e_r在0.6～0.7时，采用计算阻尼系数λ；当e_r在0.7～1.0时，采用计算阻尼系数λ；所述所述其中：表示接触后理论相对速度；表示接触后真实的相对速度；所述表示接触方向的方向向量；和分别表示接触前和接触后的目标速度；和分别表示接触后和接触前的执行器速度；步骤4：以计算得到的刚度系数k系数和阻尼系数λ输入至动力学模型，得到一个虚拟环境重建的模型。