[发明专利]基于深度相机的太极推手机器人

权利要求书

1.基于深度相机的太极推手机器人，包括人形机器人和控制系统，其特征在于：控制系统包括用于采集人体骨骼图的深度相机、至少两个用于采集人体细微动作与难识别动作的惯性导航模块、上位机和嵌入式控制器，深度相机设置于人体前方2-3m处，惯性导航模块设置于实验者的手臂和/或躯干，深度相机的信号输出端与上位机相连接，惯性导航模块的信号输出端与嵌入式控制器相连接，嵌入式控制器的信号输出端与上位机相连接，人形机器人的四肢和躯干分别设有多个旋转装置，旋转装置设有控制旋转角度的舵机，上位机与舵机相连接。

2.根据权利要求1所述的基于深度相机的太极推手机器人，其特征在于：惯性导航模块集成高精度的陀螺仪、加速度计和地磁场传感器，高精度的陀螺仪、加速度计和地磁场传感器的信号输出端分别与嵌入式控制器相连接。

3.一种权利要求1或2所述的基于深度相机的太极推手机器人的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)深度相机采集人体骨骼图，获取机器人所需的关节角信息，并将信号传递给上位机；

2)惯性导航模块采集惯性导航模块当前的实时运动姿态，将信号传递给嵌入式控制器，嵌入式控制器对惯性导航模块的数据进行处理并将信号传递给上位机；

3)上位机处理后得到机器人所需的关节角，控制舵机旋转角度。

4.根据权利要求3所述的基于深度相机的太极推手机器人的控制方法，其特征在于：所述步骤1)中深度相机通过分割策略来将人体从背景环境中区分出来，并分割化人体图像的每个像素，生成人体骨骼图，并将信号传递给上位机；

所述步骤2)中惯性导航模块测位姿，检测到有人体位姿的实时变化，将信号传递给嵌入式控制器，嵌入式控制器采用动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，求解出人体当前的实时运动姿态；

所述步骤3)中上位机获取骨骼点三维坐标信息，生成关节向量，通过计算关节向量的夹角得到各关节控制角，通过机器人逆运动学由末端位置求解关节角，控制舵机旋转角度。