Система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота

(5)4 Н 04 И 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ ЗОБРЕТЕНИИДЕТЕЛЬСТВУ иэображения от устройства слежени(56) 1. Катыс Г.П. Оптические информационные системы роботов-манипуляторов. М., "Машиностроение",1978, с. 222-225.2. Патент США 9 3670097,кл. 178/65, опублик. 1972,(54)(57) 1. СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОЙПЕРЩАЧИ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО РОБОТА, содержащая бинокулярное оптическое устройствослежения за объектом по азимуту иуглу места, снабженное механизмомсведения его оптических осей с помощью сервопривода, бинокулярноеоптическое воспроизводящее устройство, укрепляемое на шлеме оператора, систему телевизионной передачи к во оизводящему устроиству, углов поворота шлема о атчи.Бе ров троитора и сервоприводь ства слежения, соед бой следящей систем вращения ненные м й, отл с повыя с я тем, что, с целью эААекта стериоскопичност ы воспроизводящего устро лены на поворотных осях, чески связанных между со змами, осуществляющими с оптических осей, причем набжены датчиком угла св окуля закре немат едемехан ние и оку едетиво емы я ы механизм сведения объекс помощью следящей систдатчиком. вяэ с этим 2. Система по и.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что окуляры воспроизводящего устройства и объектиы устроиства слежени язаны с с ответс визион ажения поческих репередачи изо волоконно оп едств птичесуложенных жгутовласующих устройст ОПИСАНИН АВТОРСКОМ и узлами системы телИзобретение относится к средствамобработки, дистанционной передачии представления оператору визуальнойинформации и может быть использованов супервизорных системах управления 5роботами, например для управлениядвижением робота по сложному трехмерному рельефу, а также для управления движением манипуляторовробота. 1 ОИзвестны устройства, повышающиеэффективность действия дистанционного управления робота-манипулятораза счет увеличения объема информационного обеспечения оператора путем 15стереоскопического представлениятрехмерной средыЗти устройства обеспечивают воэможность получения трехмерных изображений иэ двух плоскихно не соэдают у оператора эффект "присутствия", т.е. эффект, при котором оператор воспринимает визуальную информацию, как бы находясь в зоне действия дистанционно-управляемого аппарата.Наиболее близким к изобретениюявляется система дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота, содержащая бино-Зокулярное оптическое устройство слежения за объектом по азимуту и углуместа, снабженное механизмом сведения его оптических осей с помощьюсервопривода, бинокулярное оптическое воспроизводящее устройство,укрепляемое на шлеме оператора, систему телевизионной передачи иэображения от устройства слежения к воспроизводящему устройству, датчикиуглов поворота шлема оператора и.сервоприводы вращения устройстваслежения, соединенные между собойследящей системой 2 .1Недостатком известной системы 45является низкий эффект стереоскопичности за счет весьма узкой зоныстереоскопического видения по глубине. В указанной системе оптическиеоси глаз оператора сведены и заранее 50направлены на определенный экран, например, на экран телевизора. Сведениеоптических осей глаз оператора независит от сведения оптических осейзеркальной отражательной системы 55бинокулярного устройства слежения,изменяющегося в широких пределах.При углах сведения оптических осей зеркальной отражательной системы, стремящихся к 0 , при восприятииевизуальной информации происходит наложение изображений различных предметов, вследствие чего реальное восприятие объектов становится невозможнымЦель изобретения - повышение эффекта стереоскопичности.Цель достигается тем, что в системе дистанционной передачи визуальной информации телеуправляемого робота окуляры воспроизводящего устройства закреплены на поворотныхосях, 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.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 5 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. ства 11,линии 12 связи,приемногоустройства 13 и телевизионныхмониторов 14 Перед экранами последних расположены оптические согласующие устройства . 15, связанные через волоконно-оптичес" кие регулярно уложенные жгуты 16 с двумя окулярами 17 бинокулярного оптического воспроизводящего устройства, закрепленного на вертикальных осях механизма 18, аналогично по 1 О . 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 15 оператора. Шлеи 20 имеет возможностьповорачиваться вокруг горизонтальной 1 и вертикальной осей относительно. неподвижного основания 21. На осях вращения алема 20 укреплены датчики 2 О 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 25 .систему 25 связан с сервоприводом 3. Система работает следующим образом.Изображение предмета, находяще" гося в вершине угла сведения оптических осей двух объективов 1, расположенных один от другого на расстоянии, примерно равном глазному базису, передается по волоконно-оптическим жгу 35 там 8 и оптическим согласующим устройствам 9 на мишени передающих теле- .камер 10. С передающих телекамер видеосигналы через передающее устройство 11, линию 12 связи и прием, ное устройство 13 поступают на входы телевизионных мониторов 14. Таким образом, на экранах мониторов возникают два изображения одного предмета, зарегистрированные с разных точек на- блюдения. Эти изображения образуют стереопару. Правое и левое изобоаже-ния стереопары через оптическиесогласующие 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 х сведенияокуляров при помощи механизма 18,посредством датчика 19, следящейсистемы 25, сервопривода 3 и механиз.ма 2 измент угол /В сведения объективов 1 При этом в поле зренияоператора попадают новые предметынаходящиеся в вершине угла 3 сведения объективов 1 и при сохранениимаксимального стереоэффекта. Приуменьшении угла Д сведения объективов 1 и, как следствие, угла . о сведения окуляров 17 бинокулярногооптического воспроизводящего устройства до 0 стереопара разрушается и в поле зрения оператора наблюдаются разные изображения длялевого правого глаза,не совмещенныедруг с дрУгом (фиг.З). При моноскопическом восприятии объектов секторобзора оператора увеличивается приблизительно вдвое. Производя повороты головы в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по азимуту иуглу места), оператор посредствомдатчиков 22 и 23 следящей системы25 и сервоприводов 5 и 6 изменяетсвое положение в пространстве платформы 4 с объективами 1, осматриваяокружающее пространство. В системедистанционной передачи визуальнойинформации достигается увеличениеэффекта стереоскопичности за счетувеличения глубины зоны стереоскопического видения и сектора обзора оператора.ПодписноеССР иид, 4/5 1 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фили каз 6121/56 Т ВНИИПИ Го суда рс т по делам изоб 113035, Москва, Ж раж 658енного комитеетений и откр5, Раушская н