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恭喜浙江大学;余姚市机器人研究中心朱宇获国家专利权

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龙图腾网恭喜浙江大学;余姚市机器人研究中心申请的专利一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116824938B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310623299.5,技术领域涉及:G09B9/00;该发明授权一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统及方法是由朱宇;孟濬;许力;陆国栋;郑俊辉;程仙平设计研发完成,并于2023-05-29向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统及方法在说明书摘要公布了:本发明属于互联网技术领域,公开了一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统及方法,环境传感模块捕捉实验室的实时视频并传输至虚拟显示模块,三维展示给使用者,使用者根据实时三维画面进行实验,肌电传感模块采集使用者动作时的手部姿态进行精准手部建模,经远程信息模块编码加密后无线传输至控制机器模块,其中的机器装置根据解密后的指令进行指定动作,将智能皮肤受到的触摸信息反传输至肌电传感模块给予使用者响应,同时,实验的效果信息实时反馈至虚拟显示模块,并经过远程信息模块的目标识别进行实验的评估。本发明通过提取肌电信号特征来识别手势,实现了提前预测,进一步提高了远程的效率。真正实现了“可见及可控”的远程操作。

本发明授权一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于生物电感知的虚拟远程实验系统的控制方法,所述基于生物电感知的虚拟远程实验系统,包括肌电传感模块、虚拟显示模块、远程信息模块、控制机器模块、环境传感模块;所述肌电传感模块用于采集使用者的手臂肌电信号,并进行处理和识别,实时输出精准的手部姿态建模结果;所述虚拟显示模块用于将实验室的视频画面向使用者进行三维显示;所述远程信息模块用于虚拟端和真实端的信息处理和通信,并进行实验评估;所述控制机器模块用于跟随肌电识别的手势进行同样动作,并使用智能皮肤获取实验用品的触摸参数;所述环境传感模块用于多方位感知实验室的环境参量并给出操作响应和效果反馈;其特征在于,所述控制方法包括正向的信息传递过程和反向的感知反馈过程,具体步骤如下:S1:全息成像:环境传感模块中的双目相机固定在机械手装置上方用于捕捉实验台的深度图,通过无线通讯实时传送至虚拟显示模块,采用全息成像技术对视频进行实时三维成像,通过全息眼镜展示给使用者,使用者根据观看到的全息影像进行虚拟实验操作;S2:手部动作识别:离线时,肌电传感模块获取手臂肌肉的动作电信号并经电路滤波去噪、整流平滑后,利用小波变换提取多种特征,并搭建模式识别网络进行训练,在线操作时,输出预测的肌肉力度E和手势类别G1i、G2ii=1~40,同时,手肘中心安装惯性测量单元记录运动方向D,并结合角度传感器获取手腕和十根手指的弯曲角度Ajj=0~10,通过模糊手势和精确角度对手部形态进行建模,从而精准预测手势运动;S3:远程信息传输:虚拟端向真实端映射时,机械手肘部的位姿坐标B由方向D经坐标系转化而来,涉及公式1,在线操作时,虚拟端需向真实端传输的指令m形式是@_t_D_G1i_G2i_E_Aj_#,其中@、#为起止符,t为时间,G1i、G2i分别表示左右手的手势类别,使用SCP协议远程传输,通过RSA算法对指令进行加密,如公式2; 其中,为机械手肘部坐标B,为手肘IMU方向D,分别表示加速度和角速度,R为旋转矩阵,T为平移矩阵;c=memodN2其中,c为加密后的指令,m为加密前的明文指令,密钥对e,N为随机生成;S4:真实端的被控操作:实验台前设置灵巧五指机械手进行跟随实验操作,机械手采用六轴垂直14关节结构,在接收到虚拟端远程传输的指令后,根据解密后的机械手肘部位姿B进行连续轨迹控制,根据手势类别G和手指弯曲角度Aj进行手部模型的解码并对机械手进行姿态控制,并通过双目相机得到的深度图像获取实际位置C,根据当前位置C和目标位置B之间的误差使用PID控制器进行调节,如公式3; S5:实验反馈与评价:反馈包含操作反馈和效果反馈,其中操作反馈机制对机械手的十个末端采用智能皮肤覆盖,将温度TS、压力P、湿度H几个物理量远程传输至虚拟端的触感发生器,以实时给使用者触摸反馈,效果反馈机制是对双目相机摄取的深度视频进行目标识别,结合气体传感器、电信号传感器等传输的物理量反馈至虚拟显示模块,并引入至配备的评估系统中;评估系统监控各个步骤的操作和实验效果,根据设置的打分机制对实验进行最终的评估。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人浙江大学;余姚市机器人研究中心,其通讯地址为:315400 浙江省宁波市余姚市凤山街道冶山路479号科创大厦12楼;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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