一种分布式遥控装置的制作方法

本申请要求于2020年07月15日提交中国专利局的申请号为202010679784.0、发明名称为“一种分布式遥控装置”中国专利优先权，以及同日提交的申请号为202021389525.6、发明名称为“一种分布式遥控装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

本申请涉及控制技术领域，更具体地说，涉及一种分布式遥控装置。

背景技术：

无人运动平台得到越来越多的应用，如无人车辆、无人飞机、无人直升机等，一般来说，除极少数平台能够基于人工智能自主运行外，大多数的无人运动平台还需要通过人工方式进行遥控运行，且相对于自主运行来说，人工方式遥控还能够实时实现操作人员的当前目的，从而具有诸多自主运行所不具备的优势。

目前来说，对于无人运动平台进行遥控时，往往需要对平台本身和平台载荷同时进行控制，由于需要输入执行的操作较多，因此有时需要多个操作人员分别用相应遥控器对无人运动平台进行控制，由于多人之间协调困难且同步性差，导致平台的控制效果较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种分布式遥控装置，用于对无人运动平台进行遥控，以解决多人操作时控制效果较差的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种分布式遥控装置，包括主控设备和分布控制设备、所述控制设备至少包括第一控制设备和第二控制设备，其中：

所述第一控制设备与所述主控设备信号连接，用于基于用户的手部动作和/或手部姿态生成第一控制信号，并将所述第一控制信号发送至所述主控设备；

所述第二控制设备与所述主控设备信号连接，用于基于用户的头部动作、头部姿态和/或外部影音生成第二控制信号，并将所述第二控制信号发送至所述主控设备；

所述主控设备还与受控无人运动平台信号连接，用于将主控制信号发送至所述受控无人运动平台，所述主控制信号用于控制所述无人运动平台的平台运动部件执行预设动作，还用于控制所述无人运动平台的载荷部件执行预设动作，所述主控制信号包括所述第一控制信号和/或所述第二控制信号。

可选的，所述第一控制设备包括至少一个第一传感器和第一收发器，其中：

所述第一传感器设置在用户的手部，用于基于所述手部动作和/或所述手部姿态产生所述第一控制信号；

所述第一收发器与所述第一传感器信号连接，用于将所述第一控制信号发送至所述主控设备，同时接收主控设备传来的反馈信号。

可选的，所述第一收发器为无线信号发送器或者有线信号发送器。

可选的，所述第二控制设备包括至少一个第二传感器、影音采集装置和第二收发器，其中：

所述第二传感器设置在用户的头部，用于基于所述头部动作和/或所述头部姿态产生所述第一操控信号；

所述影音采集装置用于采集所述外部影音，并基于所述外部影音得到第二操控信号；

所述第二收发器分别与所述第二传感器、所述影音采集装置信号连接，用于将第二控制信号发送至所述主控设备，所述第二控制信号包括第一操控信号和/或所述第二操控信号。

可选的，所述主控设备包括第三收发器、第四收发接收器和主信号收发器，其中：

所述第三收发器用于接收所述第一控制信号；

所述第四收发器用于接收所述第二控制信号；

所述主信号收发器用于向所述受控无人运动平台发送所述主控制信号。

可选的，所述主信号收发器还用于接收所述无人运动平台返回的反馈信号。

可选的，所述反馈信号包括音频信号、视频信号、姿态信号、速度信号、位置信号、温度信号、模态信号、气压信号中的部分或全部。

可选的，所述第二控制设备包括显示设备，其中：

所述第二控制还用于接收所述第四收发器发送所述反馈信号；

所述显示设备用于显示所述反馈信号。

可选的，所述显示设备设置在用户头部，并朝向用户的眼部。

可选的，所述第二控制设备为头戴式vr设备或头戴式ar设备。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种分布式遥控装置，包括主控设备和分布控制设备，分布控制设备至少包括第一控制设备和第二控制设备。第一控制设备与主控设备信号连接，用于基于用户的手部动作和/或手部姿态生成第一控制信号，并将第一控制信号发送至主控设备；第二控制设备与主控设备信号连接，用于基于用户的头部动作、头部姿态和/或外部影音生成第二控制信号，并将第二控制信号发送至主控设备；主控设备还与受控无人运动平台信号连接，用于将包括第一控制信号和/或第二控制信号的主控制信号发送至受控无人运动平台，实现对平台本身和载荷部件的控制。相较于不同的操作人员的操作来说，同一人员不同部位的配合肯定更为默契协调，从而解决了多人操作时控制效果较差的问题。

受限于当前无线通信技术的发展，现有的遥控设备很难同时兼顾便携性和通信距离，例如，最为简单便携的手机app遥控方式，操控距离只有几十米，而操控性能最为齐全的地面站，则是笨重不便，本申请的分布式遥控装置，将通信距离与操作性、便携性进行了解耦，现在通信距离只与本申请中的主控设备相关，操作性、便携性则只与第一控制设备和第二控制设备相关，因此可以在不缩减功能的前提下，大幅提升设备便携性。

同时由于本申请中的主控设备作为无线通信中继与核心运行平台，极大简化了用于监测用户动作的第一控制设备和第二控制设备的设计，且由于两个控制设备无需远程通信，进一步降低了设计制造成本，提高了便携性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种分布式遥控装置的示意图；

图2为本申请实施例的第一遥控设备的框图；

图3为本申请实施例的第二遥控设备的框图；

图4为本申请实施例的一种主控设备的框图；

图5为本申请实施例的另一种分布式遥控装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的受控无人运动平台可以为无人车辆、无人飞机或无人直升机。无人车辆不仅包括基于人工智能的无人驾驶车辆，还包括能够根据用户的遥控实现行走和施工的遥控车辆，本申请中的无人车辆即指后一种遥控车辆。

同理，无人飞机和无人直升机包括基于人工智能的无人驾驶航空器，也包括基于遥控的遥控航空器，或者遥控航模等，本申请中的无人飞机和无人直升机指的是后者这种基于遥控的遥控航空器或者遥控航模。

另外，本申请中所提出的无线方式、无线连接指的是基于移动基站的连接、基于蓝牙的连接、基于卫星通信的连接或者其他基于无线信号的连接方式。以上连接方式具有不同的优缺点。基于移动基站的连接方式能够提供更远距离的通信，如数公里或数十公里。而基于卫星通信的无线连接则能够提供数百甚至数千公里内的信号交互。但这两种方式具有成本较高的问题。

蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术，能在包括移动电话、pda、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

蓝牙作为一种小范围无线连接技术，能在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据通信和语音通信，因此它是目前实现无线个域网通信的主流技术之一。与其他网络相连接可以带来更广泛的应用。是一种尖端的开放式无线通信，能够让各种数码设备无线沟通，是无线网络传输技术的一种，原本用来取代红外。

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电空中接口(radioairinterface)，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3c设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。简单的说，蓝牙技术是一种利用低功率无线电在各种3c设备间彼此传输数据的技术。蓝牙工作在全球通用的2.4ghzism(即工业、科学、医学)频段，使用ieee802.15协议。

基于以上描述，蓝牙连接方式具有成本低的优点，但是其通信距离较近，这也限制了其应用场景。基于以上无人车辆、无人飞机和无人直升机的遥控需求，和无线连接的方式，本申请提供如下具体实施方式。

图1为本申请实施例的一种分布式遥控装置的示意图。

如图1所示，本实施例提供的分布式遥控装置用于对受控无人运动平台100，如无人车辆、无人飞机、无人直升机等进行遥控，该系统具体包括主控设备30和分布控制设备，分布控制设备包括但不限于第一控制设备10和第二控制设备20，还可以包括其他子控制设备，如与主控设备信号连接的控制手套、控制手环或其他穿戴设备。

该控制手套、控制手环或其他穿戴设备均能够基于用户的动作或操作产生相应的控制指令，控制指令则会被通过主控设备发送至受控无人运动平台实现相应的动作。

主控设备分别与第一控制设备、第二控制设备、控制手套、控制手环、其他穿戴设备信号连接，连接方式可以是无线连接也可以是有线连接，本申请中优先采用无线连接方式，在安装在用户身上时可以避免信号线的羁绊，方便用户使用。

该第一控制设备在使用时设置在用户的手部，用于基于用户的手部动作或手部姿态，以及手部动作和手部姿态产生第一控制信号。所谓手部姿态可以理解为手部整体或部分的空间矢量位置，而手部动作可以理解为手部各部位实施的动作，如将手掌伸展、弯曲等。

该第一控制设备不仅可以为单一部件，还可以为多个部件通过相应的连接构成的部件组合，以便设置在用户的手臂、手腕、手掌、手背和手指上，也可以单独设置在上述部位或者设置在其中部分部位上，这样能够根据单个部位的姿态或动作、或者两个或多个部位之间的相对姿态或配合动作产生相应的第一控制信号。

该第一控制信号用于控制无人运动平台本身的动作，该无人运动平台的平台运动部件基于该第一控制信号实施前进、后退、上升、下降、转弯和其他动作。该平台运动部件包括但不限于行走轮、升降平台、螺旋桨、升降舵等。

该第一控制设备包括至少一个第一传感器11和第一收发器12，如图2所示，两者通过信号线连接。第一传感器用于检测手部动作或手部姿态，并基于手部动作或手部姿态产生第一控制信号，并将第一控制信号输出至第一收发器。该第一传感器可以为压力传感器、陀螺仪、加速度传感器、磁传感器、气压计等。

第一收发器用于接收该第一控制信号并通过有线方式或无线方式将第一控制信号输出至与其连接的主控设备。鉴于此，该第一发送器为有线收发器或者无线收发器，或者兼具有线功能和无线功能的收发器。

第二控制设备在本装置使用时设置与用户的头部，其基于用户的头部动作和头部姿态向主控设备输出第二控制信号，第二控制信号用于控制设置在该受控无人运动平台上的载荷部件执行预设动作，例如，如果该载荷部件为摄像头，则可以通过第二控制信号控制该摄像头上下移动、左右移动、调整焦距等。

该第二控制设备包括但不限于至少一个第二传感器21、影音采集装置23和第二收发器22，如图3所示，第二发送器分别与第二传感器、影音采集装置通过信号线实现连接。第二传感器用于检测用户的头部姿态和头部动作，并基于头部姿态或头部动作产生该第一操控信号。这里的头部姿态是指用户的头部在空间中的矢量位置，如朝上、朝左或朝右等。头部动作是指用户的头部产生的动作，如点头、摇头、摆头等动作。该第二传感器包括但不限于陀螺仪、加速度传感器和磁传感器。

影像采集装置用于采集外部影像、如目标物影像或者手部影像，然后对外部引线进行处理，得到控制目的与外部影像相匹配的第二操控信号。该第二收发器将第一操控信号和第二操控信号合并为第二控制信号。

该第二发送器用于将第二控制信号通过有线方式或无线方式发送至该主控设备。鉴于此，该第二发送器为有线发送器或者无线发送器，或者兼具有线功能和无线功能的发送器。

主控设备可以设置在用户的身上，在接收到第一控制信号和第二控制信号后，将两个信号合并或者将其中之一转换为主控制信号，主控制信号被发送至受控无人运动平台，以控制该平台本身动作或控制载荷部件动作，或控制该平台和载荷部件一并动作。

该主控设备包括处理器31、第三收发器32、第四收发器33和主信号收发器34，如图4所示，处理器分别与第三收发器、第四收发器、主信号收发器连接。该第三收发器用于接收第一控制设备所发送的第一控制信号并输出至处理器，第四收发器用于接收第二控制设备所发送的第二控制信号并输出至处理器。

处理器用于将第一控制信号和第二控制信号合并或者单独将第一控制信号或第二控制信号合并生成主控制信号。处理器在得到主控制信号后输出至主信号收发器，主信号收发器通过无线方式将主控制信号发射至受控无人运动平台。平台上的处理器则会将遥控信号解译为第一控制信号和第二控制信号，或者第一控制信号和第二控制信号中之一，第一控制信号和第二控制信号则会控制该平台和载荷部件动作，从而实现对平台的遥控。

当受控无人运动平台的载荷部件包括摄像头时，该第二控制信号还用于控制该摄像头上下移动、左右移动、调整焦距等。

该主信号收发设备还用于接收平台返回的反馈信号，并输出至处理器。该反馈信号包括但不限于音频信号、视频信号、姿态信号、速度信号、位置信号、温度信号和气压信号，也可以包括其中的一个或多个信号。

第二控制设备还包括显示设备24，如图5所示。第四收发器用于将该反馈信号发送至第二控制器的第二收发器，第二收发器再将该反馈信号发送至显示设备，显示设备向用户显示该音反馈信号，从而使用户能够在控制的同时实时观看载荷部件所获得的部分或全部信息，如声音、画面和其他信息。

从上述技术方案可以看出本实施例提供了一种分布式遥控装置，包括主控设备和分布控制设备，分布控制设备至少包括第一控制设备和第二控制设备。第一控制设备与主控设备信号连接，用于基于用户的手部动作和/或手部姿态生成第一控制信号，并将第一控制信号发送至主控设备；第二控制设备与主控设备信号连接，用于基于用户的头部动作、头部姿态和/或外部影音生成第二控制信号，并将第二控制信号发送至主控设备；主控设备还与受控无人运动平台信号连接，用于将包括第一控制信号和/或第二控制信号的主控制信号发送至受控无人运动平台，实现对平台本身和载荷部件的控制。相较于不同的操作人员的操作来说，同一人员不同部位的配合肯定更为默契协调，从而解决了多人操作时控制效果较差的问题。

由于本申请中的主控设备作为无线通信中继与核心运行平台，极大简化了用于监测用户动作的第一控制设备和第二控制设备的设计，且由于两个控制设备无需远程通信，进一步降低了设计制造成本。

本申请中的显示设备可以为液晶显示屏，其朝向用户的眼睛，在具体实施时可以选用头戴式ar设备或者头戴式vr设备。

ar设备是基于ar技术实现的一种头戴式设备。ar指的是增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

增强现实技术不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。

增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。

vr设备是基于vr技术的一种头戴式设备。vr技术具体是指借助计算机及最新传感器技术创造的一种崭新的人机交互手段。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

1992年美国国家科学基金资助的交互式系统项目工作组的报告中对vr提出了较系统的论述，并确定和建议了未来虚拟现实环境领域的研究方向。可以认为，虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。所以说，沉浸-交互-构想是vr环境系统的三个基本特性。虚拟技术的核心是建模与仿真。

虚拟现实广泛应用于医学、娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、游戏、地理、教育、水文地质、维修、培训实训、船舶制造、汽车仿真、轨道交通、能源领域、生物力学、康复训练和数字地球等。

本申请书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点申请的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要申请的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的申请只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本申请书内容不应理解为对本申请的限制。