[发明专利]一种基于Kinect视觉深度传感器的交互仿生机械臂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于Kinect视觉深度传感器的交互仿生机械臂控制方法，通过搭建多自由度的仿生机械臂和机械手，以中央处理器作为控制板，将其分别与驱动板、Kinect视觉深度传感器相连接；Kinect视觉深度传感器包括RGB摄像机、空间深度摄像机和语音检测电路；Kinect视觉深度传感器识别辨别目标人手臂的二维肢体轮廓，获取肢体轮廓的二维信息；控制板将接收的信息解算，获得仿生机械臂的位置、角度、速度信息，转化成控制指令；驱动板根据控制指令驱动电机和/或舵机动作，各个关节配合完成跟随目标人手臂的动作，完成肢体模仿控制。本发明可以根据kinect传感器获得的人体动作数据及语音指令，通过解算完成一系列对应的空间位置变换，实现包括肢体模仿控制、语音控制以及实时人机动作交互。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种基于Kinect视觉深度传感器的交互仿生机械臂控制方法。

背景技术

机器人可以分为专业领域服务机器人和个人/家庭服务机器人，机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。仿生机械臂应用范围广泛，常常与机器人配合使用，是机器人家族中的一个重要组成部分。

对于机器人来说，仿生机械臂很重要，它通过相应的动作可以完成不同任务，更好地为人服务，或实现交互娱乐等功能。多自由度的机械臂更为灵活，同时配合灵巧仿生手，运用多传感器技术，能够更好地为人服务，满足各种机器人灵活的要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种基于Kinect视觉深度传感器的交互仿生机械臂控制方法，实现仿生机械臂的肢体模仿控制、语音控制以及实时人机动作交互及协作。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于Kinect视觉深度传感器的交互仿生机械臂控制方法，包括以下操作：

1)搭建多自由度的仿生机械臂和机械手，其中的关节由电机驱动，手指由舵机拉线牵引，电机和舵机分别由驱动板提供动力源；

2)以中央处理器作为控制板，将其分别与驱动板、Kinect视觉深度传感器相连接；Kinect视觉深度传感器包括RGB摄像机、空间深度摄像机和语音检测电路；

3)Kinect视觉深度传感器识别辨别目标人手臂的二维肢体轮廓，获取肢体轮廓的二维信息；利用空间深度摄像机捕获的空间深度信息，将肢体轮廓的二维信息扩展为三维空间方位信息，然后将三维空间方位信息作为肢体模仿的输入信息发送给控制板；

4)控制板将接收的信息解算，获得仿生机械臂的位置、角度、速度信息，转化成控制指令，发送给驱动板；

5)驱动板根据控制指令驱动电机和/或舵机动作，各个关节配合完成跟随目标人手臂的动作，完成肢体模仿控制。

所述的Kinect视觉深度传感器的语音检测电路还接收目标声波信号，并将其转化为二进制量化数据发送给控制板；

控制板将接收的信息解算后识别目标声波信号的语音指令内容，再根据语音指令内容调取相应的控制指令传输给驱动板，控制指令为预置的能够完成指定动作的机械臂控制代码；

驱动板根据控制指令驱动电机和/或舵机动作，各个关节配合完成语音指令内容，完成语音控制。

将肢体模仿控制和语音控制相结合，完成实时人机动作交互：

Kinect视觉深度传感器捕获交互目标的肢体动作的同时，还接收交互目标的语音指令，将捕获的信号发送给控制板；

控制板将交互目标肢体动作和语音指令结合起来，控制板优先生成肢体模仿控制指令，在完成模仿控制指令的同时响应语音指令；