随着机器人技术的不断发展,机器人在工业生产、灾难救援等方面发展发挥着重要作用。然而在实际应用中机器人也会出现控制终端灵活性不足、数据传输速率有限、运行视野狭窄等问题。特别是在地震或化工厂爆炸等原因引起的建筑倒塌、有毒气体泄露等情况下,还会极大地威胁救援者的安全。如何在保证救援者安全的前提下,快速并且高效地展开救援工作,是当今社会关注的问题之一。针对该问题,本文设计了一套基于VR的远程机器人控制系统,配备了该系统的机器人将替代救援者先进入各种危险复杂的现场进行探测和搜救被困者。此外,与传统的机器人远程控制系统相比,本系统比较突出的优势是引入了虚拟现实技术,从而增加了操作人员的临场感,简化了操作,提高了操作的准确度。同时,头显和主控设备的应用都是安卓APP,相比于现在的虚拟现实设备,使用快捷简便、成本较低,易于被各种安卓设备兼容。本课题的研究工作主要分为4个方面。一是采用Socket接口通过服务器作为中间站实现了机器人到头显之间的广域网通信。对于远程图像、控制指令等数据的传输,都采用TCP协议保证数据传输的准确性和可靠性。另外,通过采用WebP技术对远程图像进行压缩,减少了网络传输的数据量,提高系统实时性。二是使用Unity3D引擎作为开发环境构建具有“瞳距”的双虚拟摄像机,以模拟人的双眼,将机器人上摄像头采集的远程图像进行渲染,并用VR头显来显示,从而实现现场图像的立体效果。三是利用虚拟现实头显陀螺仪采集的数据,计算操作人员的头部姿态,通过远程通信将姿态数据传输给机器人,通过分析处理后生成控制信号控制2自由度舵机,来达到头部姿态和摄像头姿态同步。四是结合多种加密技术保证指令在传输过程中不被修改和破解,对称加密技术用于对非对称加密过程中生成的私钥进行处理,非对称加密用于对控制指令进行加密和解密,单向散列函数用于对控制指令完整性的验证。最后,经过系统的整体测试,本文设计的基于VR的机器人远程控制系统达到了设计的基本要求。远程图像在网速良好的情况下,速率传输较快,无明显延时,实时性比较好。头显与摄像头的姿态也达到了变化一致的效果。此外,虚拟现实效果具有明显的临场感,有利于使用人员能及时实施相应的判断和操作。