[發(fā)明專利]一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711284767.1
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN109895104A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李康;周健;覃爭鳴
• 申請（專利權(quán)）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;G06K9/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)，所述仿人系統(tǒng)由人體動(dòng)作捕捉部分、人?機(jī)動(dòng)作映射部分及多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分組成；其中，人體動(dòng)作捕捉部分與人?機(jī)動(dòng)作映射部分相關(guān)連；人?機(jī)動(dòng)作映射部分與多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分以無線局域網(wǎng)通信方式相連。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人的人機(jī)交互，涉及一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人應(yīng)用從工業(yè)領(lǐng)域向醫(yī)療、服務(wù)、娛樂、教育等行業(yè)不斷地?cái)U(kuò)展和深入，對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制也提出了新的要求。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人對運(yùn)動(dòng)控制的效率和精度有嚴(yán)格要求，往往需要專業(yè)人員進(jìn)行復(fù)雜的編程和校準(zhǔn)，才能滿足最終的使用要求。然而，對家庭服務(wù)機(jī)器人等其它領(lǐng)域而言，面向的是普通人群，使用者和服務(wù)對象往往缺乏相關(guān)的專業(yè)背景知識，因而，機(jī)器人操作的簡單易用性、人機(jī)交互能力、運(yùn)動(dòng)安全性等方面的要求尤為突出。

為了使人機(jī)交流更加簡單、自然、友好，國內(nèi)外研究人員在人機(jī)交互方式方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究，提出語音、手勢、眼動(dòng)、人體姿態(tài)動(dòng)作等種類更多、更加自然的人機(jī)互動(dòng)方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)，通過Kinect傳感器采集人體動(dòng)作的圖像和深度信息，獲取人體動(dòng)作信息，利用相應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作姿態(tài)識別，建立人-機(jī)動(dòng)作映射關(guān)系，最后利用運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的仿人運(yùn)動(dòng)，有效地降低了傳統(tǒng)機(jī)器人對運(yùn)動(dòng)控制的效率及精度的嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交流過程的簡單化、自然化。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：人體動(dòng)作捕捉部分、人-機(jī)動(dòng)作映射部分及多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分；其中，所述人體動(dòng)作捕捉部分與所述人-機(jī)動(dòng)作映射部分相關(guān)連；所述人-機(jī)動(dòng)作映射部分與所述多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分以無線局域網(wǎng)通信方式相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

本發(fā)明方案結(jié)合人體動(dòng)作姿態(tài)識別技術(shù)、人-機(jī)動(dòng)作映射算法及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制策略，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的仿人運(yùn)動(dòng)，有效地降低了傳統(tǒng)機(jī)器人對運(yùn)動(dòng)控制的效率及精度的嚴(yán)格要求，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交流過程的簡單化、自然化。

附圖說明

圖1是仿人機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是用于采集人體動(dòng)作信息的Kinect設(shè)備坐標(biāo)系。

圖3是基準(zhǔn)坐標(biāo)系下的人體關(guān)節(jié)示意圖。

圖4是機(jī)器人連桿坐標(biāo)系。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)與完整的說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。

參照圖1，本發(fā)明的一種仿人機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：人體動(dòng)作捕捉部分、人-機(jī)動(dòng)作映射部分及多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分；其中，所述人體動(dòng)作捕捉部分與所述人-機(jī)動(dòng)作映射部分相關(guān)連；所述人-機(jī)動(dòng)作映射部分與所述多關(guān)節(jié)式機(jī)器人部分以無線局域網(wǎng)通信方式相連。

其中，

(1)所述人體動(dòng)作捕捉部分通過采集人體動(dòng)作的圖像和深度信息，獲取人體動(dòng)作信息，利用關(guān)節(jié)點(diǎn)識別和骨架追蹤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人體動(dòng)作姿態(tài)識別；

本發(fā)明采用微軟Kinect傳感器作為3D攝像機(jī)進(jìn)行人體動(dòng)作獲取。Kinect利用視覺和紅外傳感，通過OpenNI獲取人體動(dòng)作的彩色和深度圖像序列，進(jìn)而利用基于NiTE中間件的開發(fā)工具包追蹤人體骨架，并實(shí)時(shí)計(jì)算Kinect坐標(biāo)系中當(dāng)前人體姿態(tài)下的各關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置信息。Kinect坐標(biāo)系參照圖2。

參照圖3，選取頭(H)軀干(T)、左右肩(LS、RS)、左右肘(LE、RE)及其左右手(LH、RH)等關(guān)節(jié)點(diǎn)信息來分析人體上肢的運(yùn)動(dòng)。通過關(guān)節(jié)點(diǎn)的變化過程來分析人體手臂動(dòng)作姿態(tài)的變化。此外，通過Kinect還可檢測人體手掌，進(jìn)行張開/握緊狀態(tài)Stat的識別。