視頻融合在遙操作機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用
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2.2 仿真機(jī)器人模型繪制
采用3DSMAX建立MOTOMAN機(jī)器人三維仿真機(jī)器人模型后，采用Deep Explortation轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)換成VC代碼，在VC的工程設(shè)置中加入OPENGL的鏈接庫(kù)，建立工程并調(diào)用轉(zhuǎn)化的仿真機(jī)器人代碼。在創(chuàng)建、裝入、相乘模型變換和投影變換矩陣時(shí)都用到堆棧操作，一般來說，矩陣堆棧常用于構(gòu)造具有繼承性的模型，即由一些簡(jiǎn)單目標(biāo)構(gòu)成的復(fù)雜模型。MOTOMAN機(jī)器人仿真模型中，復(fù)雜的機(jī)械手臂是由多個(gè)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體依據(jù)繼承關(guān)系構(gòu)成的，而這種繼承關(guān)系由矩陣堆棧順序決定。機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)、底座均按照實(shí)際機(jī)器人的比例進(jìn)行相應(yīng)縮放。規(guī)定好了底座的坐標(biāo)系后，其他關(guān)節(jié)、手臂則根據(jù)自身的立體尺寸就能計(jì)算出坐標(biāo)位置進(jìn)行繪制。本機(jī)器人模型由3層支撐底座、4個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、1個(gè)橫梁、1個(gè)豎柱、手爪及其他一些零部件構(gòu)成，仿真機(jī)器人模型如圖4(a)所示。它的繼承性表現(xiàn)在當(dāng)末端執(zhí)行器手爪運(yùn)動(dòng)時(shí)(如垂直上升)，首先是關(guān)節(jié)3向上啟動(dòng)，然后關(guān)節(jié)2向手爪方向轉(zhuǎn)動(dòng)，接著是關(guān)節(jié)1微轉(zhuǎn)，整個(gè)機(jī)器人垂直平移，如此進(jìn)行下去，整個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)配合保持末端執(zhí)行器(手爪)垂直上升。三維模型在OPENGL中的顯示流程是：世界坐標(biāo)系中的三維物體經(jīng)三維幾何變換后投影并進(jìn)行三維裁剪及視口變換，最后在屏幕坐標(biāo)系中顯示圖形。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/163027.htm
2.3 視頻融合及控制實(shí)現(xiàn)
仿真機(jī)器人底座視點(diǎn)坐標(biāo)系確定后，視頻機(jī)器人根據(jù)仿真機(jī)器人的大小進(jìn)行縮放繪制，使底座同仿真機(jī)器人底座在一個(gè)坐標(biāo)位置。視頻中機(jī)器人的其他部分同底座一樣進(jìn)行相應(yīng)的映射，因此，初始時(shí)刻視頻和仿真模型的關(guān)節(jié)、視角位置是基本重合的。視頻融合界面通過VC控件SLIDER調(diào)節(jié)視頻透明度，操作者根據(jù)實(shí)際情況選擇清晰度，也可以將反饋視頻設(shè)置成完全透明(此時(shí)只能看到模型而看不到視頻)。本仿真機(jī)器人在OpenGL三維編程中實(shí)現(xiàn)3DSMAX數(shù)據(jù)模型的程序控制。3DSMAX是一種簡(jiǎn)便快捷的建模軟件，比同類軟件進(jìn)一步完善了建模功能，更側(cè)重于復(fù)雜模型的建模，可以很容易地用C＋＋和OpenGL結(jié)合實(shí)現(xiàn)圖形學(xué)算法，再把本算法作為插件嵌入3DSMAX環(huán)境中，而不用考慮物體模型的生成和處理的復(fù)雜代碼，利用3DSMAX的渲染計(jì)時(shí)器可以方便地檢驗(yàn)所編算法的效率和效果[12]。在仿真機(jī)器人制作時(shí)應(yīng)遵循一個(gè)原則：在能夠保證視覺效果的前提下，盡量采用比較簡(jiǎn)單的模型，而且若能夠用參數(shù)化方法構(gòu)建的對(duì)象盡量用參數(shù)化方法構(gòu)建。同時(shí)，在模型創(chuàng)作過程中，對(duì)模型進(jìn)行分割、獨(dú)立建模，以利于進(jìn)行操作和考察。仿真機(jī)器人視頻融合前后對(duì)比如圖4所示。控制程序?qū)崿F(xiàn)仿真模型控制，控制過程是：按下相應(yīng)操作按鈕，2個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行，1個(gè)線程將控制指令傳送到仿真模型使虛擬機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，另1個(gè)線程將控制命令通過網(wǎng)絡(luò)傳輸送到服務(wù)器控制真實(shí)MOTOMAN機(jī)器人完成一致作業(yè)。在仿真模型和視頻融合界面中，模型走過的軌跡在程序中用紅線標(biāo)定(為方便觀察者，紅色軌跡線采用10個(gè)像素的粗實(shí)線繪制)，反饋視頻隨后跟蹤此軌跡運(yùn)行，操作者觀察視頻中機(jī)器人的運(yùn)行情況并判斷運(yùn)行是否達(dá)標(biāo)及決策下一步。
該視頻融合方法應(yīng)用于遙操作機(jī)器人系統(tǒng)中，能夠使控制者準(zhǔn)確判斷機(jī)器人作業(yè)精準(zhǔn)度，同時(shí)將傳統(tǒng)的遙操作機(jī)器人視頻監(jiān)控及仿真預(yù)測(cè)相結(jié)合，提出將視頻融合應(yīng)用于遙操作機(jī)器人技術(shù)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種方法對(duì)于精準(zhǔn)度要求高的機(jī)器人系統(tǒng)非常實(shí)用，將來可以將該視頻融合方法拓展在搶險(xiǎn)救災(zāi)、災(zāi)情調(diào)查、工程運(yùn)行、水利監(jiān)測(cè)、城市調(diào)查中，除了能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)完成監(jiān)測(cè)錄像、圖像傳輸?shù)裙δ芡?，還可以比較預(yù)測(cè)與實(shí)際的差異。
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評(píng)論