[發明專利]基于深度相機的太極推手機器人

在審

• 申請號: 201810445447.8
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108621164A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 王松;李曉坤;李啟鵬;考永貴;郭榮生;袁憲鋒;董曉劍;俞軍濤;邢燕彬;吳立業;曹蕾
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 宋文學

1.基于深度相機的太極推手機器人，包括人形機器人和控制系統，其特征在于：控制系統包括用于采集人體骨骼圖的深度相機、至少兩個用于采集人體細微動作與難識別動作的慣性導航模塊、上位機和嵌入式控制器，深度相機設置于人體前方2-3m處，慣性導航模塊設置于實驗者的手臂和/或軀干，深度相機的信號輸出端與上位機相連接，慣性導航模塊的信號輸出端與嵌入式控制器相連接，嵌入式控制器的信號輸出端與上位機相連接，人形機器人的四肢和軀干分別設有多個旋轉裝置，旋轉裝置設有控制旋轉角度的舵機，上位機與舵機相連接。

2.根據權利要求1所述的基于深度相機的太極推手機器人，其特征在于：慣性導航模塊集成高精度的陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器，高精度的陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器的信號輸出端分別與嵌入式控制器相連接。

3.一種權利要求1或2所述的基于深度相機的太極推手機器人的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)深度相機采集人體骨骼圖，獲取機器人所需的關節角信息，并將信號傳遞給上位機；

2)慣性導航模塊采集慣性導航模塊當前的實時運動姿態，將信號傳遞給嵌入式控制器，嵌入式控制器對慣性導航模塊的數據進行處理并將信號傳遞給上位機；

3)上位機處理后得到機器人所需的關節角，控制舵機旋轉角度。

4.根據權利要求3所述的基于深度相機的太極推手機器人的控制方法，其特征在于：所述步驟1)中深度相機通過分割策略來將人體從背景環境中區分出來，并分割化人體圖像的每個像素，生成人體骨骼圖，并將信號傳遞給上位機；

所述步驟2)中慣性導航模塊測位姿，檢測到有人體位姿的實時變化，將信號傳遞給嵌入式控制器，嵌入式控制器采用動力學解算與卡爾曼動態濾波算法，求解出人體當前的實時運動姿態；

所述步驟3)中上位機獲取骨骼點三維坐標信息，生成關節向量，通過計算關節向量的夾角得到各關節控制角，通過機器人逆運動學由末端位置求解關節角，控制舵機旋轉角度。