[發明專利]一種新型的機器人仿人運動系統

在審

• 申請號: 201611038652.X
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN108098780A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 陳墩金;覃爭鳴
• 申請（專利權）人: 廣州映博智能科技有限公司
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型的機器人仿人運動系統，所述仿人系統由人體動作捕捉部分、人?機動作映射部分及多關節式機器人部分組成；其中，人體動作捕捉部分與人?機動作映射部分相關連；人?機動作映射部分與多關節式機器人部分以無線局域網通信方式相連。本發明方案通過Kinect傳感器采集人體動作的圖像和深度信息，獲取人體動作信息，利用相應技術實現人體動作姿態識別，建立人?機動作映射關系，最后利用運動控制實現機器人的仿人運動，有效地降低了傳統機器人對運動控制的效率及精度的嚴格要求，實現了人機交流過程的簡單化、自然化。

技術領域

本發明屬于機器人的人機交互，涉及一種新型的機器人仿人運動系統。

背景技術

科學技術的發展日新月異，近百年來發展起來的機器人如今已風靡全球，并滲透到各行各業，時刻影響著我們的生活。

隨著機器人應用從工業領域向醫療、服務、娛樂、教育等行業不斷地擴展和深入，對機器人的運動控制也提出了新的要求。傳統的工業機器人對運動控制的效率和精度有嚴格要求，往往需要專業人員進行復雜的編程和校準，才能滿足最終的使用要求。然而，對家庭服務機器人等其它領域而言，面向的是普通人群，使用者和服務對象往往缺乏相關的專業背景知識，因而，機器人操作的簡單易用性、人機交互能力、運動安全性等方面的要求尤為突出。

為了使人機交流更加簡單、自然、友好，國內外研究人員在人機交互方式方面進行了廣泛而深入的研究，提出語音、手勢、眼動、人體姿態動作等種類更多、更加自然的人機互動方式。

申請公布號為CN105997097A的發明專利申請公開了一種“人體下肢動作姿態再現系統及再現方法”，該系統包括：用于使系統正常工作的電源模塊；用于采集人體動作信號的數據采集模塊；用于處理從數據采集模塊獲取的數據信號的信號調理模塊；用于控制與協調整個系統的微控制器模塊；用于接收微控制器模塊中的數據并將數據傳送給動作姿態分析機的無線通訊模塊；用于復現人體下肢運動軌跡的動作姿態分析機。該發明通過傳感器獲取相關數據并進行矢量分析，能夠完整再現人體下肢動作的實時效果，但被模仿者需佩戴相應傳感器設備及專門的電源模塊，使用時不方便。

申請公布號為CN103605375A的發明專利申請公開了“一種仿生機器人的控制方法及裝置”，該方法包括：采集人體的關節運動信息，人體的關節運動信息中包括人體關節運動角度；根據人體關節運動角度，生成運動指令，運動指令中包括人體關節運動角度；將運動指令發送給機器人，以使機器人根據運動指令中包括的人體關節運動角度進行相應的關節運動。該發明雖可保存運動指令，使機器人模仿人體關節運動，并根據保存指令一直進行流水線作業，保證生產的產品精確度高，但其無人-機動作坐標系及上臂各部位旋轉角度映射，很難保證人體手臂和機器人手臂各關節的運動動作的一致性與相似性。

發明內容

本發明目的在于提供一種新型的機器人仿人運動系統，通過Kinect傳感器采集人體動作的圖像和深度信息，獲取人體動作信息，利用相應技術實現人體動作姿態識別，建立人-機動作映射關系，最后利用運動控制實現機器人的仿人運動，有效地降低了傳統機器人對運動控制的效率及精度的嚴格要求，實現了人機交流過程的簡單化、自然化。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種新型的機器人仿人運動系統，該系統包括：人體動作捕捉部分、人-機動作映射部分及多關節式機器人部分；其中，所述人體動作捕捉部分與所述人-機動作映射部分相關連；所述人-機動作映射部分與所述多關節式機器人部分以無線局域網通信方式相連。

進一步地，所述人體動作捕捉部分通過采集人體動作的圖像和深度信息，獲取人體動作信息，利用關節點識別和骨架追蹤技術，實現人體動作姿態識別。

進一步地，所述人-機動作映射部分在分析人體關節和機器人機構差異性的基礎上，進行人-機動作映射，實現機器人運動控制。

進一步地，所述多關節式機器人部分接收運動控制指令，執行相應的關節運動，實現仿人運動。