【機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯】關(guān)于焊接遙控操作遙控機器人系統(tǒng)的多模態(tài)人機交互界面,機械類畢業(yè)論文中英文對照文獻翻譯,機械類,畢業(yè)論文,中英文,對照,對比,比照,文獻,翻譯,關(guān)于,焊接,遙控,操作,機器人,系統(tǒng),多模態(tài),人機交互,界面 外文資料翻譯1 關(guān)于焊接遙控操作遙控機器人系統(tǒng)的多模態(tài)人機交互界面 李海超，高洪明，吳林，張廣軍 摘要 在焊接遙控操作遙控機器人系統(tǒng)中，人機界面是提高生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率的一個最重要的因素，該論文提出了關(guān)于焊接遙控操作系統(tǒng)人機界面的設(shè)計：焊接多模態(tài)人機界面。人機界面綜合幾個共同控制的控制模式，電教、遠程監(jiān)控和地方自主控制?？臻g鼠標，全景攝像頭和圖形仿真系統(tǒng)還融入了焊接遙控操作的人機界面．最后，焊縫跟蹤和焊接實驗的馬蹄形焊縫都是由這些模式分別控制，結(jié)果表明，該系統(tǒng)在人機交互和復(fù)雜環(huán)境的焊接時具有更好的性能。 關(guān)鍵詞：多模態(tài)界面，控制模式，遙控機器人系統(tǒng)，焊接遙控操作 0 緒論 遠程遙控焊接吸引了很多關(guān)注的核電廠，水下工程施工．焊接遙控系統(tǒng)由人類操作員(HO)，人機交互界面(HMI)，焊接遙控操作機器人系統(tǒng)和通信連接裝置。一般來說，HMI對HO來說是整個系統(tǒng)的一個界面。目前，遙控機器人的HMI有以下問題：信息反饋的系統(tǒng)狀態(tài)是不夠的； HO的信息無法正確預(yù)計到偏遠焊接環(huán)境；高級別接口如虛擬的不能提高系統(tǒng)效率． 多模態(tài)界面利用HO采用多通道并行互動，這是基于視覺再現(xiàn)，聲音識別, 手動命令輸入，視覺反饋和圖形仿真技術(shù)，制圖仿真技術(shù)。 Zaatri 提出的概念，多式聯(lián)運執(zhí)行者界面，早期的遙控焊接研究在遠端環(huán)境信息反饋上停留在宏觀的二維視覺反饋上。如加拿大Douglus Point核電站的核反應(yīng)堆泄漏事故中進行的修補工作。此工程中使用雙機械臂遠程遙控焊接修補泄漏處，負責任務(wù)執(zhí)行的機械臂一個裝載焊槍，另一個載有7臺攝像機從不同的視角進行監(jiān)控_2 J。宏觀視頻監(jiān)控只能反饋二維視覺信息，操作者不能獲得深度信息，由于有多個視頻監(jiān)控系統(tǒng)，操作者在操作遠端的機器人時，易“迷失自我”，不易掌握攝像機、焊槍、工件三者之間的位姿關(guān)系，不易控制焊槍的移動軌跡和姿態(tài)調(diào)整，增大了操作難度，易與環(huán)境發(fā)生碰撞。 一般來說，在機器人遙操作領(lǐng)域發(fā)展了視覺臨場感技術(shù)，其核心是立體視覺顯示技術(shù)，通過兩幅不同角度的圖像進行交替顯示的方法來獲得遠端環(huán)境的深度感覺，立體視覺顯示技術(shù)在焊縫跟蹤中具有重要作用。焊接操作中，操作者的注意力集中在電弧周圍的一個小區(qū)域中，視覺空間沿著焊接方向隨著焊槍一起移動，立體視覺在此過程中提供給操作者具有深度感的信息，操作者可以隨時調(diào)整焊槍的運動姿態(tài)與跟蹤焊縫的橫向偏差，保持一定適當速度導引焊槍跟蹤焊縫，控制過程更加直觀有效，防止工具與環(huán)境發(fā)生碰撞。焊接機器人遙操作系統(tǒng)要求具有較高的軌跡跟蹤精度和焊接過程中的平穩(wěn)性。在開發(fā)焊接機器人遙操作系統(tǒng)時，合理的控制方法和控制策略能夠提高操作的靈活性。 本文在焊接機器人柔性加工單元的基礎(chǔ)上進行深層次改造，采用我們自行開發(fā)的基于頁面交換模式的桌面式立體視覺系統(tǒng)對遠端的焊接環(huán)境進行顯示，空間鼠標作為手控器直接對遠端的焊接機器人進行控制，提高了手動跟蹤焊縫的精度，對于角焊縫、對接焊縫和空間曲線焊縫都能夠滿足手動調(diào)整和跟蹤的要求。通過基于立體視覺的遙控示教方法進行機器人軌跡規(guī)劃，最后，焊接實驗和焊縫跟蹤對人機界面的性能測試。 1 焊接多模態(tài)人機交互界面設(shè)計 1.1一般方案 焊接遙控系統(tǒng)的實施是由接口在遠程站點的焊接機器人控制軟件，視頻顯示系統(tǒng)，視覺傳感系統(tǒng)，圖形仿真系統(tǒng)，手控制器和通信連接裝置組成。 在立體圖像顯示系統(tǒng)中，為了保證兩幅具有視差的左右眼視圖是在同一時刻，對同一場景采集到的，要求用來采集現(xiàn)場環(huán)境信息的一對2D攝像機具有外同步觸發(fā)功能。具有該功能的攝像機每次采集一幀圖像時，都需要外部同步電平信號的觸發(fā)，否則處于等待狀態(tài)。通常的做法是用一路視頻信號作為外同步信號來觸發(fā)另一路攝像機。在本系統(tǒng)中，利用左攝像機觸發(fā)右攝像機。具體做法是把從左攝像機采集到的視頻信號輸入到視頻分配器，在輸出端把一路視頻信號直接輸入到圖像采集卡，另選一路視頻信號作為觸發(fā)信號去觸發(fā)右眼攝像機。這樣，每當左攝像機采集一幀圖像，就觸發(fā)右攝像機同時采集，從而保證左右攝像機采集到的圖像是同時刻采集的。 1.2焊接結(jié)構(gòu)的多模態(tài)人機界面 人機界面的功能結(jié)構(gòu)包括以下五個模塊： 參數(shù)設(shè)置，控制模式設(shè)置，手動控制輸入，系統(tǒng)狀態(tài)顯示和視頻顯示。 根據(jù)不同的人機交互水平，焊接遙控分為手動控制、共同控制，交互控制，監(jiān)督控制和自主控制在遙控焊接任務(wù)，控制策略可以看作是某種控制模式或幾個相結(jié)合的互動控制模式。 在遠程焊接時，有效的控制模式是手動控制，遠程和監(jiān)督的基礎(chǔ)上控制圖形環(huán)境和自主控制。 圖1中顯示主要界面，其中包括三個觀點：查看任務(wù)、控制期和視頻顯示，理想的控制模式和命令都可以通過鼠標選擇。 手動控制可連續(xù)生成命令，許多對話和彈出式菜單可以援引相結(jié)合并利用所有功能。 控制命令分別傳送到真正的機器人和傳感器系統(tǒng)圖形仿真系統(tǒng)。每個選定的模式調(diào)用一個彈出式菜單，可讓操作者修正參數(shù)和況人機合作，策劃開發(fā)了控制模式翻譯和命令解釋。 當它作用時，用戶操作空間鼠標遙控鼠標的圖形環(huán)境。這個圖形環(huán)境得到機器人狀態(tài)信息和實時聯(lián)合值控制虛擬機器人。 圖1主窗口焊接多模態(tài)人機界面 2系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu) 在地方網(wǎng)站，物理結(jié)構(gòu)由全景視頻監(jiān)控，立體視頻顯示，圖形工作站，監(jiān)督的計算機和空間鼠標組成。 在遠程站點，這些組件的激光視覺傳感器，數(shù)碼變焦的攝像頭，雙眼立體攝影機，機器人控制器和TIG焊槍。通信連接裝置是基于TCP/IP協(xié)議和客戶端/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模型。 在機器人控制器工程斷絕在監(jiān)管系統(tǒng)上運行的操作系統(tǒng)是計算機運行系統(tǒng)運行SG1工作站的圖形系統(tǒng)。在六自由度和氬弧焊焊接機器人的焊接動議。 3人機界面的實現(xiàn) 3.1激光視覺傳感的遠程協(xié)助 如果焊縫是不規(guī)則或間斷。激光視覺傳感不能用于自主控制。然而，提取的特征點可用于聯(lián)合激光視覺傳感器的遠程焊接路徑遠程包括三個階段：制定焊縫類型、掃描聯(lián)合剖面和處理信息、教學焊接路徑。在人機界面的教參數(shù)設(shè)置，如焊接速度，插值模式和弧線位置，然后傳送的人機界面的聯(lián)合數(shù)據(jù)信號控制器。目前的位置和構(gòu)成發(fā)送到人機界面，并將它記錄在一個文件中。最后，整個焊接路徑是下載到遠程控制器 3.2共同控制 共同控制意味著機器人自由度的自主控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，視覺傳感器的工程作為自主路徑規(guī)劃參加的焊槍位置與空間鼠標。 人機界面進行共享控制由是自由度分區(qū)和自由度融合這兩種方法 （1）自由度融合方法 和是規(guī)模因素，是速度的手動控制，是驅(qū)動器載體的自主控制。 （2）自由度分區(qū)方法 是自由度組成部分手動控制命令； 是自由度組成部分視覺傳感器自主命令； 焊槍末端的驅(qū)動矩陣△T可用得到。 關(guān)節(jié)角度和在下次循環(huán)的機械臂伺服可以通過逆運動學解決。因此，驅(qū)動器載體的空間鼠標V和驅(qū)動器載體D是相同的位置和焊槍的樣式。 3.3虛擬環(huán)境的計劃和控制 圖4顯示了進程螺旋焊縫跟蹤和遙控焊接現(xiàn)場，在虛擬環(huán)境中，各功能模塊可以觀察手動控制模塊通信模塊和虛擬環(huán)境標定模塊的研制焊接環(huán)境。這些觀點在焊接路徑規(guī)劃可以執(zhí)行的研制焊接環(huán)境中也可以看到。因為這個錯誤的虛擬環(huán)境校準約2毫米。 圖2虛擬環(huán)境的計劃和控制 圖3實驗過程 4 試驗結(jié)果 遙控焊接任務(wù)可分為若干子和不同的控制模式，用于執(zhí)行特定的焊接，遠程操作簡便，并能彌補機械手的錯誤。當障礙存在，焊槍是調(diào)整共享控制。實驗提出馬蹄形曲線焊縫遠程協(xié)助激光視覺傳感器的表現(xiàn)，圖3顯示中工作過程，接頭工件的直徑是200毫米和100毫米，自動變焦數(shù)碼攝像機和2眼立體視頻被用作視覺裝置，觀察環(huán)境和機器人運動。 由人機界面之間的執(zhí)行者，記錄特征點。焊接路徑文件發(fā)送到虛擬環(huán)境實時的人機界面。 5 結(jié)論 本文介紹的是先進的多模態(tài)焊接遙系統(tǒng)人機界面設(shè)計和實施。 操作員參加了不同層次的控制系統(tǒng)與人機界面的相互作用，人機界面結(jié)合全球決策能力的執(zhí)行者和焊接機器人系統(tǒng)的自主能力，由于非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的特殊性，焊接任務(wù)可由遠程監(jiān)控基于虛擬環(huán)境和自主控制。實驗結(jié)果表明，人機界面可以有效顯示系統(tǒng)和環(huán)境的信息，它也增強了系統(tǒng)的性能和靈活性。