[发明专利]机器人的动作控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及机器人的动作控制方法和装置。

背景技术

机器人编程是指为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制，常见的编制方法有两种：示教编程方法和离线编程方法。其中示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现，可以通过示教盒示教和导引式示教两种途径实现。离线编程方法是利用计算机图形学成果，借助图形处理工具建立几何模型，通过一些规划算法来获取作业规划轨迹。

目前，机器人动作编程一般基于PC平台，编程人员需要比较专业的三维动画知识和技术背景，特别是需要结合人体力学和机器人的关节自由度进行编程，比较难掌握，动作的准确度会受到编程人员技术水平的影响，还容易出现某些动作不自然、不流畅的情况。

发明内容

本发明的目的在于提出机器人的动作控制方法和装置，能够让机器人直接模拟人的动作，不需要对机器人舵机进行编程。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种机器人动作的控制方法，包括：

利用深度传感器的三维坐标系，按帧采集人体的骨骼节点的三维坐标；

根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算出所述骨骼节点的角度；

将所述角度以指令的形式发送给机器人，使机器人根据所述指令中的所述角度执行相应的动作。

其中，根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算出所述骨骼节点的角度，包括：

若所述骨骼节点为第一关节，则取与所述第一关节相邻且远离躯干的骨骼节点为第二关节；

所述第一关节与所述第二关节连接组成第一肢体；

根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算所述第一肢体在水平面上的运动角度和在竖直面上的运动角度。

其中，根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算所述第一肢体在水平面上的运动角度和在竖直面上的运动角度，包括：

根据所述第一关节的三维坐标和所述第二关节的三维坐标，将所述第一肢体表示为第一向量；

计算所述第一向量与所述三维坐标系的Y轴的夹角，作为所述第一肢体在竖直面上的运动角度；

计算所述第一向量与所述三维坐标系的Z轴的夹角，作为所述第一肢体在水平面上的运动角度。

进一步的，根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算出所述骨骼节点的角度，还包括：

若所述骨骼节点为第二关节，则取与所述第二关节相邻且远离躯干的骨骼节点为第三关节；

所述第二关节与所述第三关节连接组成第二肢体；

根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算所述第一肢体与所述第二肢体之间的夹角。

其中，根据所述三维坐标，通过空间向量算法计算所述第一肢体与所述第二肢体之间的夹角，包括：

根据所述第一关节的三维坐标、所述第二关节的三维坐标和所述第三关节的三维坐标，将所述第一肢体表示为第一向量，将所述第二肢体表示为第二向量；

计算所述第一向量与所述第二向量之间的夹角，即为所述第一肢体与所述第二肢体之间的夹角。

进一步的，利用深度传感器按帧采集人体的骨骼节点的三维坐标之后，还包括：

根据所述骨骼关节在一帧中的位移，计算所述骨骼节点的运动速度；

将所述运动速度以指令的形式发送给机器人，使机器人根据所述指令中的所述运动速度执行相应的动作。

其中，根据所述骨骼关节在一帧中的位移，计算所述骨骼节点的运动速度，包括：

以所述骨骼关节在上一帧的三维坐标为初态位置；

以所述骨骼关节在当前帧的三维坐标为末态位置；

所述位移为所述末态位置到所述初态位置的距离；

所述骨骼节点的运动速度＝位移/每一帧的时间长度。

第二方面，本发明提供一种机器人动作的控制方法，包括：

按帧接收包括各骨骼节点的角度的指令；

根据所述指令中的所述角度执行相应的动作。

第三方面，本发明提供一种机器人动作的控制装置，包括：

深度传感器，用于按帧采集人体的骨骼节点的三维坐标；

微处理器，用于通过空间向量算法计算出所述骨骼节点的角度；

网络通信设备，用于将所述角度以指令的形式发送给机器人，使机器人根据所述指令中的所述角度执行相应的动作。

第四方面，本发明提供一种机器人动作的控制装置，包括：

指令接收模块，用于按帧接收包括了各骨骼节点的角度的指令；