[發明專利]一種基于展柜表演的提線木偶機器人控制方法和系統

有效

• 申請號: 201910364658.3
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110115845B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 姚俊峰;黃凱妮
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: A63H3/50
• 分類號: A63H3/50;A63J19/00
• 代理公司: 北京嘉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11687
• 代理人: 劉力

1.一種基于展柜表演的提線木偶機器人控制方法，所述提線木偶機器人包括滑輪軌道和機械手，其中滑輪軌道包括頂部滑輪和側面滑輪，展柜包括顯示屏、語音裝置和燈光裝置，其特征在于，該方法包括：

接收動作指令并根據指令控制滑輪軌道的移動和轉動；

根據預置的表演數據，使滑輪軌道控制機械手做出動作，其中頂部滑輪還可以增加附加表演人物；

機械手通過控線控制木偶的關節的移動和轉動，在控線的控制下木偶完成指定的表演動作；

根據劇情需要使用顯示屏進行畫面的渲染，使用語音裝置播放適當的聲音，同時還使用燈光裝置進行氛圍渲染，由顯示屏、語音裝置和燈光裝置共同完成木偶背景環境的渲染；

其中，控制木偶完成指定的表演動作的步驟包括：

提取木偶的身體骨骼各部分比例數據，并構造木偶三維模型；

根據提線木偶線數和控制需求設置對應的機械手，由機械手裝配成提線木偶機器人機械控制裝置模型；

將機械控制裝置模型轉化為可控模型；

編寫機器人控制程序控制仿真器中的機器人執行動作，根據提線木偶表演劇目劇情的需要以及不同線數的控制部位設定，編制連續的提線木偶表演動作；

將表演動作轉化為位置數據以及木偶關節轉動角度，映射到對應機械手末端，當機械手末端位置確定之后，運用運動規劃算法調整機械手的每個構件的轉動角度和方向，并記錄下木頭各個關節的控制數據；

根據木偶表演劇目的動作需要將之前提前轉換記錄下的木頭各個關節的控制數據，逆向操控機械臂運作，輸出相對應的提線木偶動作以完成表演；

在木偶完成動作的同時，使用顯示屏、語音裝置和燈光裝置進行環境的渲染。

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v-rep平臺作為開發環境。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使用內嵌的腳本lua語言編寫機器人控制程序控制仿真器中的機器人執行相關動作。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，使用v-rep自帶的IK模塊控制機械臂。

5.一種基于展柜表演的提線木偶機器人控制系統，其特征在于，該系統包括：滑輪軌道，用于根據預置的表演數據控制機械手做出動作，其中滑輪軌道包括頂部滑輪和側面滑輪，其中頂部滑輪還可以增加附加表演人物；

機械手，用于通過控線控制木偶的關節的移動和轉動，在控線的控制下木偶完成指定的表演動作；

木偶，用于進行表演，木偶的關節可以旋轉和移動，從而做出各種動作；

顯示屏，用于根據劇情需要進行畫面渲染，以配合木偶的動作；

語音裝置，用于根據劇情需要播放適當的聲音，以配合木偶的動作；

燈光裝置，用于根據劇情需要氛圍渲染，以配合木偶的動作；

控制裝置，用于控制滑輪軌道和機械手一起配合使木偶做出規定的動作來進行表演；

其中，所述控制裝置包括：

模型構造裝置，用于提取木偶的身體骨骼各部分比例數據，并構造木偶三維模型，根據提線木偶線數和控制需求設置對應的機械手，由機械手裝配成提線木偶機器人機械控制裝置模型，將機械控制裝置模型轉化為可控模型；

動作編制裝置，用于編寫機器人控制程序控制仿真器中的機器人執行動作，根據提線木偶表演劇目劇情的需要以及不同線數的控制部位設定，編制連續的提線木偶表演動作；

記錄裝置，用于將表演動作轉化為位置數據以及木偶關節轉動角度，映射到對應機械手末端，當機械手末端位置確定之后，運用運動規劃算法調整機械手的每個構件的轉動角度和方向，并記錄下木頭各個關節的控制數據；

表演裝置，用于根據木偶表演劇目的動作需要將之前提前轉換記錄下的木頭各個關節的控制數據，逆向操控機械臂運作，輸出相對應的提線木偶動作以完成表演；在木偶完成動作的同時，使用顯示屏、語音裝置和燈光裝置進行環境的渲染。

6.如權利要求5所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：系統使用v-rep平臺作為開發環境。

7.如權利要求5所述的系統，其特征在于，系統使用內嵌的腳本lua語言和matlab編寫機器人控制程序控制仿真器中的機器人執行相關動作。