[發明專利]一種應用于人形機器人的人體轉體和位移映射方法

有效

• 申請號: 201810633050.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108858188B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張智軍;牛雅儒;王浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種應用于人形機器人的人體轉體和位移映射方法，其特征在于，包括步驟：

S1、通過深度攝像頭獲取人體骨骼節點的三維位置信息；

S2、根據步驟S1獲得的人體骨骼節點的三維位置信息構建左髖部到右髖部的骨骼向量；

S3、將步驟S2所構建的左髖部到右髖部的骨骼向量投影到水平面上；

S4、根據步驟S3獲得的投影到水平面上的骨骼向量計算人體轉體角度及方向；

其中，深度攝像頭前一有效幀的投影在水平面上的左髖部到右髖部的骨骼向量表示為當前有效幀的投影在水平面上的左髖部到右髖部的骨骼向量表示為計算人體轉體角度|ω|：

為確定人體轉體方向，引入前一有效幀用來表示人體軀干朝向的輔助向量

其中為垂直于水平面豎直方向上的單位向量；

引入輔助角θ_ω：

由所述輔助角θ_ω確定人體轉體角度的方向，得到去絕對值的人體轉體角度ω：

即時逆時針旋轉，時順時針旋轉；

S5、根據脊柱底部的骨骼節點以及投影到水平面上的骨骼向量計算在人體基坐標系中的位移；

S6、將步驟S4計算得到的轉體角度和方向以及步驟S5計算得到的在人體基坐標系中的位移傳遞給機器人，機器人執行相應的指令以完成相同轉體角度的轉體動作與在機器人基坐標系中相同位移的空間移動。

2.根據權利要求1所述的應用于人形機器人的人體轉體和位移映射方法，其特征在于，步驟S1中，所述通過深度攝像頭獲取人體骨骼節點的三維位置信息，包括人體的四肢和脊柱各關節點的信息。

3.根據權利要求1所述的應用于人形機器人的人體轉體和位移映射方法，其特征在于，步驟S2中深度攝像頭前一有效幀的左髖部到右髖部的骨骼向量表示為當前有效幀的左髖部到右髖部的骨骼向量表示為

4.根據權利要求1所述的應用于人形機器人的人體轉體和位移映射方法，其特征在于，步驟S5具體包括步驟：

S51、將前一有效幀的脊柱底部骨骼節點指向當前有效幀的脊柱底部骨骼節點的向量表示為將其投影在水平面上的向量表示為則相鄰兩個有效幀之間人體移動的距離d表示為：

S52、分別建立人體和人形機器人的基坐標系：定義人體或人形機器人的基坐標系為右手系，其原點位于雙腳與地面接觸面的幾何中心連線的中點，X軸的正向與人體或人形機器人軀干朝向的正方向一直，Y軸指向人或人形機器人的正左側，Z軸垂直于水平面指向正上方；

S53、計算在人體基坐標系中的位移：

向量與人體基坐標系Y軸的夾角大小為：

為確定向量與人體基坐標系Y軸的位置關系，引入輔助角

由所述輔助角確定向量在Y軸的上側或下側，得到去絕對值的

即時，向量在Y軸的上側；時，向量在Y軸的下側；

則在前一有效幀中，沿人體基坐標系X軸的位移為：

沿人體基坐標系Y軸的位移為：