[發明專利]一種基于Kinect的Darwin機器人關節映射解析方法

有效

• 申請號: 201710253882.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106971050B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 鄧曉燕;鄭鎮城;林燦光;潘文俊;張廣濤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種基于Kinect的Darwin機器人關節映射解析方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟：

S1、利用Kinect采集人體關節點P的骨骼數據，其中，所述人體關節點P的骨骼數據包括：頭部、頸部、軀干、左肩、左肘、左手、右肩、右肘、右手、左臀、左膝、左腳、右臀、右膝、右腳，用P₁-P₁₅表示；

S2、建立基于人體的參考坐標系，并將人體關節點P的骨骼數據映射到該坐標系上，通過同一骨架的兩個關節點可以得到Darwin機器人的單位關節矢量V，其中，所述單位關節矢量V包括：頭部矢量、頸部矢量、左上臂矢量、左下臂矢量、右上臂矢量、右下臂矢量、左大腿矢量、左小腿矢量、右大腿矢量、右小腿矢量，用V₁-V₁₀表示；

S3、通過歐拉旋轉分析，將關節矢量V解析得到Kinect與Darwin機器人共同關節的相應轉動角度θ；

S4、對Darwin機器人腳部擴展關節進行重心穩定分析，得到Darwin機器人單、雙腳穩定站立的腳關節角度，對舵機的轉動角度θ進行計算和校準；

定義機器人初始狀態為人體的站立姿態，則所有關節矢量的初始坐標可表示[0 -1 0]^T，根據歐拉旋轉關系可以得到變換陣R_e，可以得到關節矢量V＝R_e[0 -1 0]^T，其中R_e與旋轉順序、次數和旋轉軸有關，有一到多個旋轉算子組成，旋轉算子R_X(θ)、R_Y(θ)、R_Z(θ)分別表示繞坐標系X、Y、Z軸旋轉θ角的變換陣，有：

θ角的ID號為i的舵機轉過的對應角度為θ_i，第i個關節矢量V_i的各軸分量分別表示為V_Xi、V_Yi、V_Zi；

Darwin機器人頭部有2個舵機，ID為19和20，ID19舵機級聯ID20舵機，ID19控制Y轉向，ID20控制X轉向；

Darwin機器人左右手各有3個舵機，ID為1-6，其中，關于右手，ID1舵機級聯ID3舵機，再級聯ID5舵機，ID1控制右手X轉向，ID3控制右手Y轉向，ID5控制右手Z轉向，關于左手，ID2舵機級聯ID4舵機，再級聯ID6舵機，ID2控制左手X轉向，ID4控制左手Y轉向，ID6控制左手Z轉向；

Darwin機器人左右腳各有6個舵機，ID為7-18，關于右腳，ID7舵機級聯ID9舵機，再級聯ID11舵機，再級聯ID13舵機，再級聯ID15舵機，再級聯ID17舵機，ID7控制右腳Y轉向，ID9控制右腳Z轉向，ID11控制右腳X轉向，ID13控制右腳X轉向，ID15控制右腳X轉向，ID17控制右腳Z轉向；關于左腳，ID8舵機級聯ID10舵機，再級聯ID12舵機，再級聯ID14舵機，再級聯ID16舵機，再級聯ID18舵機，ID8控制左腳Y轉向，ID10控制左腳Z轉向，ID12控制左腳X轉向，ID14控制左腳X轉向，ID16控制左腳X轉向，ID18控制左腳Z轉向。

2.根據權利要求1所述的一種基于Kinect的Darwin機器人關節映射解析方法，其特征在于，

θ₁、θ₂的取值范圍(-π π)，其他角度的取值范圍另外，θ₃、θ₅、θ₆、θ₉、θ₁₀只能取正，θ₄、θ₁₃、θ₁₄、θ₂₀只能取負。