[發明專利]一種實時模仿人體上半身動作的人形機器人控制方法

在審

• 申請號: 201610983919.6
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106625658A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張智軍;林舒陽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00;G06K9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種實時模仿人體上半身動作的人形機器人控制方法，其特征在于包括如下步驟：

1)通過Kinect傳感器獲取人體骨骼信息、彩色信息和深度信息；

2)從骨骼信息中提取上肢各關節的三維坐標，通過幾何分析方法計算出人體上肢左右手臂的關節角度；

3)利用彩色信息和深度信息作為輸入，通過Kinect SDK中的面部追蹤算法獲取人的面部轉動角度；

4)在深度圖像中分割出人的手部并判斷手掌開合狀態；

5)用步驟2)-4)計算出的人體上肢左右手臂角度、頭部轉動角度和判斷出的手部狀態驅動機器人完成與人相同的動作。

2.根據權利要求1所述的實時模仿人體上半身動作的人形機器人控制方法，其特征在于所述步驟2)使用幾何分析方法，具體是提取人的肩部、肘部、手部、髖部的三維坐標，用坐標構成向量，分析手臂運動過程中關節角度與向量之間的關系，找出能代表關節角度的向量夾角，用數量積公式求出向量夾角。

3.根據權利要求1所述的實時模仿人體上半身動作的人形機器人控制方法，其特征在于所述步驟3)具體是：使用Kinect SDK的面部追蹤算法，輸入彩色和深度信息，實時識別和追蹤人臉，存儲追蹤結果并提取人臉轉動角度。

4.根據權利要求1所述的實時模仿人體上半身動作的人形機器人控制方法，其特征在于步驟4)使用手掌分割方法分割出人的手部并判斷手掌開合狀態，具體是利用深度信息獲取手部的深度區間[D_MIN,D_HAND]從而將手部分割出來，用像素點的個數判斷是否檢測到手部，并使用手部在深度圖中的坐標定位手部的位置，判斷分割出的部分是屬于左手還是右手；同時，將手部開合狀態判斷轉化為手掌拳頭面積比較，為了使面積差異更為明顯，繪制包圍手部的最小圓，通過比較最小圓面積S和設定閾值S₁的大小判斷手部的開合狀態，如果S>S₁，則手掌狀態為開，否則為合；結合左右手判斷和手掌拳頭判斷，可區分雙手四種狀態：左手開、左手閉、右手開、右手閉。