[發(fā)明專利]一種小型提線木偶機器人控制方法、系統(tǒng)、終端設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910359220.6
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110115849B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 姚俊峰;黃凱妮
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: A63J19/00
• 分類號: A63J19/00
• 代理公司: 北京嘉科知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11687
• 代理人: 劉力

1.一種小型提線木偶機器人控制方法，所述提線木偶機器人包括一個大機械臂和一組機械手，其中一組機械手包含至少一個機械手，其特征在于，該方法包括：

將木偶動作劃分為整體運動和關節(jié)運動；

提線木偶機器人使用大機械臂控制木偶作為一個整體進行運動；

提線木偶機器人使用一組機械手通過控線控制木偶的關節(jié)，大機械臂帶動機械手運動，大機械臂和機械手一起配合控制木偶做出規(guī)定的動作來進行表演；

其中，提線木偶機器人具體使用位于其頂部的一組機械手通過控線控制木偶的6組關鍵關節(jié)，6組關鍵關節(jié)控制木偶做出各種動作，其中一組機械手包含6個機械手，一個機械手配置至少一條控線，6組關鍵關節(jié)包括：手腕、手肘、腳踝、膝蓋、肩膀、頭部；

其中，提線木偶機器人控制木偶進行表演的步驟包括：

進行仿真測試；

判斷木偶中心點和木偶各關節(jié)是否需要移動，其中木偶中心點為木偶的身體中心；

如果木偶中心點需要移動則獲取中心點相對位移矩陣，再獲取大機械臂末端移動的相應矩陣，進一步逆運動計算獲取每個關節(jié)旋轉角；

如果木偶各關節(jié)需要移動則獲取各關節(jié)末端點相對位移矩陣，再獲取對應機械手末端移動的相應矩陣，進一步逆運動計算獲取每個關節(jié)旋轉角；

將動作相關的移動數(shù)據(jù)和旋轉角數(shù)據(jù)進行存儲；

反復進行仿真測試直至得到符合要求的表演動作；

仿真結束后接到表演指令時讀取動作相關的數(shù)據(jù)，包括機械手相關的移動數(shù)據(jù)和關節(jié)旋轉角數(shù)據(jù)，大機械臂相關的移動數(shù)據(jù)；

根據(jù)獲取的動作相關的數(shù)據(jù)控制木偶完成表演。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：使用matlab的RoboticsToolbox控制機械臂。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：使用v-rep平臺作為開發(fā)環(huán)境。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，機器人還可控制木偶與舞臺的道具進行交互。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，控線是8線到16線。

6.一種小型提線木偶機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

大機械臂，用于控制木偶作為一個整體進行運動；

一組機械手，用于通過控線控制木偶的關鍵關節(jié)，機械手的運動由大機械臂控制，其中一組機械手包含至少一個機械手；

控制模塊，用于控制大機械臂和機械手一起配合使木偶做出規(guī)定的動作來進行表演；

木偶，用于進行表演，木偶的關鍵關節(jié)可以旋轉和移動，從而做出各種動作；控線，用于連接木偶的關節(jié)和機械手，機械手通過控線控制木偶的關節(jié)做出動作；

其中，木偶的關鍵關節(jié)有6組，具體包括：手腕、手肘、腳踝、膝蓋、肩膀、頭部；一組機械手包含6個機械手，一個機械手配置至少一條控線，6個機械手通過控線分別與6組關鍵關節(jié)連接，從而可以控制關鍵關節(jié)的活動；

其中，所述控制模塊包括：

仿真測試模塊，用于判斷木偶中心點和木偶各關節(jié)是否需要移動，其中木偶中心點為木偶的身體中心，如果木偶中心點需要移動則獲取中心點相對位移矩陣，再獲取大機械臂末端移動的相應矩陣，進一步逆運動計算獲取每個關節(jié)旋轉角；同時判斷木偶各關節(jié)是否需要移動，如果木偶各關節(jié)需要移動則獲取各關節(jié)末端點相對位移矩陣，再獲取對應機械手末端移動的相應矩陣，進一步逆運動計算獲取每個關節(jié)旋轉角；

存儲模塊，用于將動作相關的移動數(shù)據(jù)和機械臂旋轉角數(shù)據(jù)進行存儲；

表演模塊，用于接到表演指令時讀取存儲模塊存儲的動作相關的數(shù)據(jù)，包括機械手相關的移動數(shù)據(jù)和關節(jié)旋轉角數(shù)據(jù)，大機械臂相關的移動數(shù)據(jù)，根據(jù)獲取的動作相關的數(shù)據(jù)控制木偶完成表演。

7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊使用matlab的Robotics Toolbox控制機械臂。

8.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊使用v-rep平臺作為開發(fā)環(huán)境。