本發(fā)明為一套可以應(yīng)用于極限環(huán)境作業(yè)的新型主從式仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括一個(gè)外骨骼動(dòng)作捕捉衣和一個(gè)履帶式仿人機(jī)器人。操作者通過(guò)穿戴外骨骼動(dòng)作捕捉衣，可以實(shí)時(shí)采集人體上身各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并利用wifi技術(shù)無(wú)線遠(yuǎn)程遙控仿人機(jī)器人。仿人機(jī)器人主體搭建在一個(gè)履帶式移動(dòng)平臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與操作者之間的視頻音頻等多媒體交互功能。該技術(shù)旨在利用機(jī)器人替代人類(lèi)工作在危險(xiǎn)環(huán)境中，完成復(fù)雜的操作任務(wù)，應(yīng)用前景廣闊。

本發(fā)明是一種新型的外骨骼式主從機(jī)器人遙控操作系統(tǒng)，通用性極強(qiáng)可以在各類(lèi)極限環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，例如核能，海洋，空間，防災(zāi)和排雷等。
目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的搜救機(jī)器人，排雷機(jī)器人和太空機(jī)器人等應(yīng)用于極限環(huán)境作業(yè)的機(jī)器人多存在通用性差和操作復(fù)雜等問(wèn)題。增加機(jī)器人的自由度，是解決通用性問(wèn)題的有效途徑，但是僅僅采用現(xiàn)有的搖桿和按鍵的控制方式已無(wú)法滿足多自由度機(jī)器人的操控要求。因此，開(kāi)發(fā)一種可以實(shí)時(shí)跟隨人體肢體運(yùn)動(dòng)的多自由度仿人機(jī)器人系統(tǒng)，將是解決以上兩個(gè)問(wèn)題的最佳選擇。
外骨骼式主從遙控仿人機(jī)器人系統(tǒng)，利用一套束縛在身體上的連桿式外骨骼動(dòng)作捕捉衣，可以使穿戴者的上肢動(dòng)作在多自由度機(jī)器人身上實(shí)時(shí)再現(xiàn)出來(lái)。此種控制方式具有同步性強(qiáng)，操作者更接近于直接作業(yè)形態(tài)和操控簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是一種可行的解決當(dāng)前問(wèn)題的有效方案。
本發(fā)明包括主控單元（master）和從控單元（slave）兩個(gè)部分。操控者需穿戴外骨骼動(dòng)作捕捉衣，即主控單元，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集人體上肢16個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信息的功能。履帶式仿人機(jī)器人，即從控單元，上身為類(lèi)人形，具有16自由度，下身為履帶式底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟隨主控單元運(yùn)動(dòng)的功能。主控單元與從控單元通過(guò)無(wú)線WIFI技術(shù)相互通信。
用戶穿戴外骨骼動(dòng)作捕捉衣后，采集人體動(dòng)作信息，并傳遞給機(jī)器人。機(jī)器人，接受信息后，執(zhí)行還原人體動(dòng)作操作，并將動(dòng)作通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行反饋。操作者得到反饋信息后，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作修正操作。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，外骨骼式主從遙控仿人機(jī)器人系統(tǒng)可以成功地跟隨人體肢體運(yùn)動(dòng)，延遲時(shí)間在300ms以內(nèi)。同時(shí)該系統(tǒng)的仿人機(jī)器人和操作者之間的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作相似度較高，各個(gè)關(guān)節(jié)一一對(duì)應(yīng)。在舞刀、傳遞物品和拆彈等實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)展現(xiàn)出了較高的精準(zhǔn)度和靈活性。機(jī)器人電機(jī)的最小分度為0.5度，單個(gè)機(jī)械臂具有7個(gè)自由度，可以基本勝任部分超精細(xì)工作，具有一定的應(yīng)用前景。

第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品 省賽一等獎(jiǎng)
2009年，校第十屆星火基金重點(diǎn)項(xiàng)目“人機(jī)協(xié)同無(wú)線遙控機(jī)械手”，獲得優(yōu)秀項(xiàng)目稱(chēng)號(hào)。
2010年，第十一屆國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“人機(jī)協(xié)同仿人機(jī)器人的研究”，獲得優(yōu)秀項(xiàng)目稱(chēng)號(hào)。