力反馈主手与遥操作系统发布,越疆征战科技“星辰大海”
「极智嘉总冠名」2021高工移动机器人年会倒计时 12 天,参会咨询:13590381326(同微信号),出示名片,仅限机器人及智能制造产业链相关企业。
从“元宇宙”说起
打开“虚实相连”的大门
以“手臂”作为跨空间交互的媒介载体,可实现对人类触觉感知的传输,以此建立起一个连接虚拟和现实的通道,从而实现对不同空间的互操作。
基于这一技术原理,越疆科技首次对外发布其“遥操作系统 Matrix.OS”。
越疆遥操作系统 Matrix.OS
事实上,遥操作发展至今已有70多年历史。
基础的遥操作系统主要由三部分组成:操作端、障碍端、远程端。
通过可靠的通讯方法,可以把远程端与操作端建立直接的链路,充分发挥人在回路中的决策与控制优势,这也是遥操作系统的一大优势,从而可以解决很多单纯通过弱人工智能所无法解决的问题。
基于这一判断,越疆发布的遥操作系统 Matrix.OS,通过力反馈主手及计算机进行感知,人在接收感知信息后进行决策控制,并通过5G或其他通讯模块传输,实现对远程机器人(从手)的操作。
为实现主从手操作的同步与精准,越疆科技正在布局三大系统性关键技术:
Matrix.OS采用主从姿态同步算法,实现远程图像显示方向对准,获得更贴近自然的舒适操控,以流畅视野满足细微场景的操作。
利用动态跟踪算法,有效抑制超调和振荡,提高位置跟踪响应,结合5G超低时延通信,可确保主从机器人跟踪延时<10ms。
基于笛卡尔空间位姿主从同步技术,实现对操作端同/异构从手直接控制。结合"同步-离合"切换控制扩大可操作空间,可实现主从运动范围缩小100倍微小场景和放大100倍的巨大场景的直接操作。
基于5G技术,Matrix.OS实现了对人手的延伸,让跨空间的操作 “触手可及”,且操控准确自然,让人的智慧与经验得到了充分的释放与传递,这是弱人工智能所无法替代的,这也正是人机协作机器人的价值所在。
触手可及
在这个操作过程中,主手是关键硬件,与使用者直接交互,它承载了触觉的反馈。使用者接收到主手操作端的反馈信息,结合视觉和声音等多感知信息进行回路决策控制。基于此,越疆科技自主研发的力反馈主手 Haptics 6D 也在此次发布会上首次亮相。
Haptics 6D是一个六自由度,具有力反馈功能,可无重力、低阻力自由拖拽的遥操作主手设备。作为组成遥操作系统的核心,与用户端直接操控的硬件,精准操作、实时反馈是关键。
实时性力反馈是构建操作临场感最基本要求,Haptics 6D采用6个主动力反馈定制电机,结合EtherCAT实时总线,以及动力学模型补偿算法,达到最小感知力0.1N和4kHz刷新率,高精度还原力觉。
高精度操作是Haptics 6D的最关键指标,基于双编码器设计,使用前无需零点校准,结合零回差丝传动机制,消除反向间隙,使位置分辨率达到0.005mm。
此外,串联式六自由度结构和碳纤维航天材料轻质的本体设计,使得Haptics 6D获得更大运动空间和高刚度、高强度的效果。同时Haptics 6D提供六个自定义按钮,可根据个人使用习惯进行设定,灵活应对各种复杂操作需求。
这些关键技术与设计理念的运用,加上通讯模块的流畅传输,共同构建起了"沉浸真实"的临场体验感。使用者在操作主手的过程中,配合视觉和力觉反馈,可以更真实的感受到从手所在的空间环境与情境,这将帮助使用者在使用过程中,不单纯是简单的物理操作,而是在操作中融入了包括经验与决策等人类智慧。
无限延伸
力反馈主手 Haptics 6D与越疆全系协作机械臂,共同构成了可感知的遥操作系统,可在未来的各行业应用中联合作业。
在那些不适合人类直接触达的非结构化空间,比如:疫情区的毒化环境、高辐射环境、高电压配电环境、生化实验、医疗试剂处理以及探索太空中的未知空间,可感知的遥操作系统即可大展身手。
1、核电领域
在核辐射区,工作人员可以在安全的环境下操作主手,遥控复合机器人等进入辐射区,执行检测操作。检测数据通过机器人传回给工作人员,工作人员在查验数据后,做出决策,并通过操作助手来控制在辐射区的机器人继续前行或返回等操作。
区别于单纯使用机器人,这种人操作主手,主从配合的遥操作,可以融入工作人员本身累积的行业经验,而机器人单体进入危险环境,如果出现未知情况,它是无法快速准确进行决策判断的,这就是人机协作的必要性和价值所在。
核辐射实验
2、远程医疗
为解决优质医疗资源稀缺,分布不平衡等老大难问题,远程医疗已经被提上了重要日程。遥操作系统 Matrix.OS主从手的配合使用就可以有效解决这个难题。
遥操作的本质是以医生为核心,而不是机器,而医生的丰富经验是其中最稀缺的资源,它可以通过主从式的操作,将这种智慧传递出去,尤其是在医疗过程中的突发情况处理上的判断,这是机器做不到的。
医疗手术模拟
以远程超声为例,有经验的医生可以操作主手,通过远程视频等,实现对从手的精准操控,通过视觉、力觉的实时感知反馈,帮助医生更立体、准确、快速的诊断病情,以及进行手术操作。
远程超声检测
3、虚拟培训
无论是学校,还是教育培训、科研机构,无论从成本效率还是可操作性上,大家都无法解决的问题是实景的充分配置,如:医学院学生的模拟手术、学生的化学实验、工厂工人的虚拟装配培训,还有航天员的太空模拟操控训练。
随着5G、6G等通讯技术以及数字化的普及,图像、视频等大数据传输更流畅的时候,遥操作的应用领域将会被大量的扩展开。从深海到太空,从现实到虚拟,无论是航天员、电厂工人还是学生,都将受益于遥操作系统带来的全新体验。
遥操作主手设备当前价格仍然十分昂贵,一台国外质量较好,达到医疗应用等级的遥操作主手价格将近百万元,并且可扩展外设稀缺,系统相对封闭。据透露,越疆实现产品国产化后,价格可以降到10万以下,不仅为用户节省巨大成本,同时将带来更广泛的落地应用场景。
无疑,科技未来的征途将是星辰大海。刘培超最后表示:“我们将以手为媒介,将其无限延伸,打破感知能力的空间局限性,即使远在天边,也让你触手可及。”
招募作者
高工机器人正在招募兼职内容创作者和专栏作家,请将简历和原创作品投至邮箱:my.pan@gaogong123.com
我们对职业、所在地等没有要求,欢迎有兴趣有能力的朋友加入!
点
“阅读原文”免费报名2021(第二届)高工移动机器人年会!