[发明专利]一种基于Kinect的Darwin机器人关节映射解析方法

权利要求书

1.一种基于Kinect的Darwin机器人关节映射解析方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

S1、利用Kinect采集人体关节点P的骨骼数据，其中，所述人体关节点P的骨骼数据包括：头部、颈部、躯干、左肩、左肘、左手、右肩、右肘、右手、左臀、左膝、左脚、右臀、右膝、右脚，用P₁-P₁₅表示；

S2、建立基于人体的参考坐标系，并将人体关节点P的骨骼数据映射到该坐标系上，通过同一骨架的两个关节点可以得到Darwin机器人的单位关节矢量V，其中，所述单位关节矢量V包括：头部矢量、颈部矢量、左上臂矢量、左下臂矢量、右上臂矢量、右下臂矢量、左大腿矢量、左小腿矢量、右大腿矢量、右小腿矢量，用V₁-V₁₀表示；

S3、通过欧拉旋转分析，将关节矢量V解析得到Kinect与Darwin机器人共同关节的相应转动角度θ；

S4、对Darwin机器人脚部扩展关节进行重心稳定分析，得到Darwin机器人单、双脚稳定站立的脚关节角度，对舵机的转动角度θ进行计算和校准；

定义机器人初始状态为人体的站立姿态，则所有关节矢量的初始坐标可表示[0 -1 0]^T，根据欧拉旋转关系可以得到变换阵R_e，可以得到关节矢量V＝R_e[0 -1 0]^T，其中R_e与旋转顺序、次数和旋转轴有关，有一到多个旋转算子组成，旋转算子R_X(θ)、R_Y(θ)、R_Z(θ)分别表示绕坐标系X、Y、Z轴旋转θ角的变换阵，有：

θ角的ID号为i的舵机转过的对应角度为θ_i，第i个关节矢量V_i的各轴分量分别表示为V_Xi、V_Yi、V_Zi；

Darwin机器人头部有2个舵机，ID为19和20，ID19舵机级联ID20舵机，ID19控制Y转向，ID20控制X转向；

Darwin机器人左右手各有3个舵机，ID为1-6，其中，关于右手，ID1舵机级联ID3舵机，再级联ID5舵机，ID1控制右手X转向，ID3控制右手Y转向，ID5控制右手Z转向，关于左手，ID2舵机级联ID4舵机，再级联ID6舵机，ID2控制左手X转向，ID4控制左手Y转向，ID6控制左手Z转向；

Darwin机器人左右脚各有6个舵机，ID为7-18，关于右脚，ID7舵机级联ID9舵机，再级联ID11舵机，再级联ID13舵机，再级联ID15舵机，再级联ID17舵机，ID7控制右脚Y转向，ID9控制右脚Z转向，ID11控制右脚X转向，ID13控制右脚X转向，ID15控制右脚X转向，ID17控制右脚Z转向；关于左脚，ID8舵机级联ID10舵机，再级联ID12舵机，再级联ID14舵机，再级联ID16舵机，再级联ID18舵机，ID8控制左脚Y转向，ID10控制左脚Z转向，ID12控制左脚X转向，ID14控制左脚X转向，ID16控制左脚X转向，ID18控制左脚Z转向。

2.根据权利要求1所述的一种基于Kinect的Darwin机器人关节映射解析方法，其特征在于，

θ₁、θ₂的取值范围(-π π)，其他角度的取值范围另外，θ₃、θ₅、θ₆、θ₉、θ₁₀只能取正，θ₄、θ₁₃、θ₁₄、θ₂₀只能取负。