[发明专利]一种仿人机器人系统

说明书

本发明公开了一种仿人机器人系统，所述仿人系统由人体动作捕捉部分、人‑机动作映射部分及多关节式机器人部分组成；其中，人体动作捕捉部分与人‑机动作映射部分相关连；人‑机动作映射部分与多关节式机器人部分以无线局域网通信方式相连。

技术领域

本发明属于机器人的人机交互，涉及一种仿人机器人系统。

背景技术

随着机器人应用从工业领域向医疗、服务、娱乐、教育等行业不断地扩展和深入，对机器人的运动控制也提出了新的要求。传统的工业机器人对运动控制的效率和精度有严格要求，往往需要专业人员进行复杂的编程和校准，才能满足最终的使用要求。然而，对家庭服务机器人等其它领域而言，面向的是普通人群，使用者和服务对象往往缺乏相关的专业背景知识，因而，机器人操作的简单易用性、人机交互能力、运动安全性等方面的要求尤为突出。

为了使人机交流更加简单、自然、友好，国内外研究人员在人机交互方式方面进行了广泛而深入的研究，提出语音、手势、眼动、人体姿态动作等种类更多、更加自然的人机互动方式。

发明内容

本发明目的在于提供一种仿人机器人系统，通过Kinect传感器采集人体动作的图像和深度信息，获取人体动作信息，利用相应技术实现人体动作姿态识别，建立人-机动作映射关系，最后利用运动控制实现机器人的仿人运动，有效地降低了传统机器人对运动控制的效率及精度的严格要求，实现了人机交流过程的简单化、自然化。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种仿人机器人系统，该系统包括：人体动作捕捉部分、人-机动作映射部分及多关节式机器人部分；其中，所述人体动作捕捉部分与所述人-机动作映射部分相关连；所述人-机动作映射部分与所述多关节式机器人部分以无线局域网通信方式相连。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

本发明方案结合人体动作姿态识别技术、人-机动作映射算法及机器人运动控制策略，实现机器人的仿人运动，有效地降低了传统机器人对运动控制的效率及精度的严格要求，实现了人机交流过程的简单化、自然化。

附图说明

图1是仿人机器人系统结构框图。

图2是用于采集人体动作信息的Kinect设备坐标系。

图3是基准坐标系下的人体关节示意图。

图4是机器人连杆坐标系。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

参照图1，本发明的一种仿人机器人系统，该系统包括：人体动作捕捉部分、人-机动作映射部分及多关节式机器人部分；其中，所述人体动作捕捉部分与所述人-机动作映射部分相关连；所述人-机动作映射部分与所述多关节式机器人部分以无线局域网通信方式相连。

其中，

(1)所述人体动作捕捉部分通过采集人体动作的图像和深度信息，获取人体动作信息，利用关节点识别和骨架追踪技术，实现人体动作姿态识别；

本发明采用微软Kinect传感器作为3D摄像机进行人体动作获取。Kinect利用视觉和红外传感，通过OpenNI获取人体动作的彩色和深度图像序列，进而利用基于NiTE中间件的开发工具包追踪人体骨架，并实时计算Kinect坐标系中当前人体姿态下的各关节点的位置信息。Kinect坐标系参照图2。

参照图3，选取头(H)躯干(T)、左右肩(LS、RS)、左右肘(LE、RE)及其左右手(LH、RH)等关节点信息来分析人体上肢的运动。通过关节点的变化过程来分析人体手臂动作姿态的变化。此外，通过Kinect还可检测人体手掌，进行张开/握紧状态Stat的识别。