Система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота

 

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