面向机器人实训平台的AR呈现研究

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在第四次工业革命与人口老龄化的背景下,我国机器人产业快速发展与人才需求不断扩大。机器人实训平台作为机器人课程的实训设备,为了顺应教学与产业需求,功能模块愈发丰富、装备持续迭代升级,使得设备的上手难度与维护成本不断提升。另一方面,随着增强现实技术的应用与发展,目前可以对复杂设备进行增强现实的可视化呈现。论文以校企合作研发的机器人实训平台为研究对象,基于增强现实技术设计面向实训平台的信息可视化呈现方案。论文的主要研究工作如下:(1)设计了一种面向机器人实训平台的AR可视化呈现方案。基于对实训平台信息与三维资源等内容的汇总,通过Hololens设备以虚实融合的方式,可视化呈现实训平台的相关信息。通过原型系统的开发与测试,能够用于实训平台的入门学习、电控异常的调试、平台部件的检修指引等。(2)基于Hololens研究适用于机器人实训平台的三维注册、虚实遮挡、AR交互等增强现实应用的关键问题。实训平台的布局紧凑且模块间存在相互遮挡的特点,结合预先对场景建模的方法,解决了虚实遮挡的问题;通过人工标识与空间保持技术,提高实训平台的三维注册效率;在交互资源动态加载的基础上,采用手势、语音、射线等交互方法,使AR呈现方案的交互过程更为灵活与自然。(3)建立包含三维信息、运行状态、参数配置等内容的实训平台信息库。以AR的方式,可视化呈现实训平台的结构、运行动画、端口接线路径、维护电子手册等信息。并对平台检修行为做了初步的尝试与研究,能将检修辅助指引信息以AR的方式按一定序列可视化呈现。目前该系统已进入试用阶段,结果表明所提出的AR呈现方案可行。在实训平台的日常学习、异常检查、故障排除、电控调试、维护等场景下提供平台信息的可视化效果。并通过AR辅助指引的方式,提高检修过程的规范性和安全性。
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