[发明专利]一种面向背抱式移乘护理机器人的人体姿势识别系统

说明书

本发明为一种面向背抱式移乘护理机器人的人体姿势识别系统，该系统通过放置于护理机器人与使用者接触部分的气囊式压力传感器阵列实时采集人机交互时产生的各个分区的压力分布及变化信息，同时在机器人上位机建立人机力学解算模型，将采集到的压力信息与力学模型结合解算出使用者实时的身体姿态，将身体姿态信息作为控制依据调整机器人姿态达到保证使用者安全舒适的目的。本发明可以实现在低成本的情况下简单、无束缚、准确的数据获取，并将人体姿势信息作为控制依据驱动机器人进行运动调整保证使用者的舒适安全性。

技术领域

本发明涉及人体姿势识别领域，具体涉及一种面向背抱式移乘护理机器人的人体姿势识别系统。

背景技术

我国已经要进入老龄化社会，人口的老龄化所带来的问题将会越来越严重，照顾老人的问题已经从简单的家庭问题转变为社会问题，失衡的人口比例将会给老人护理行业带来巨大的冲击，其中照顾半失能的老人的生活起居将给护理工作将会产生巨大的需求，同时会给护理人员带来更大的工作负担，所以社会对护理工作的机器人化的呼声越来越高。移乘护理机器人的产生将极大的缓解社会对护理人员的要求，此类机器人能够协助行动不便的老年人或其他被护理者在家庭、医院和护理机构等场所进行日常的不同位置的移动。

护理机器人由于在执行运动的过程中直接与被护理者身体产生接触，在人机交互过程中，保证被护理者的安全与舒适是至关重要的要求。目前移乘护理机器人由于尚属于新兴方向，相关技术并不成熟，关于移乘护理机器人的安全控制策略研究仍在少数。移乘护理机器人的安全控制方法的主要问题在于：如何在机器人执行运动的过程中保证被护理者的安全与舒适。

在人机交互的过程中，使用者的舒适度与自身的姿势有着十分紧密的联系，为保证使用者使用者的舒适性，护理机器人应能根据使用者的姿势进行相应的动作调整，以使人体达到较为舒适的姿势为目标。由于人体结构复杂，不能单纯将人体粗略看作刚体，否则将影响舒适度的判定。目前对人体姿势的识别主要有基于计算机视觉和基于穿戴式运动传感器的方法。中国专利201810402486.X通过计算机视觉的方法需要通过摄像头采集信息，成本较高且易受到光线等外界干扰影响对识别结果产生不确定性。中国专利CN201621078680.X采用穿戴式运动传感器的方式过程繁琐且会对使用者产生束缚从而产生负担，不宜长期佩戴。

由于人体结构的复杂性，人体与护理机器人的接触并非完全贴合，所以人体的姿势和护理机器人的姿态并不一致，而人体的姿势是判定使用者是否舒适的重要依据，所以根据人体实际所受压力的分布情况对人体姿势进行识别是十分有必要的。由于在人机交互的过程中，为保证使用者的舒适性，护理机器人应能根据使用者的姿势进行相应的动作调整。因此，提供一种简单、无束缚、准确的人体姿势识别系统，以在人机交互过程中保证人的安全舒适性成为目前本领域技术人员要考虑的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种面向背抱式移乘护理机器人的人体姿势识别系统。该系统采用气囊式压力传感器阵列收集机器人与人体接触的压力数据，通过人机力学解算模型解算得到人体姿势，可以实现在低成本的情况下简单、无束缚、准确的数据获取，并将人体姿势信息作为控制依据驱动机器人进行运动调整保证使用者的舒适安全性。

本发明的目的是方便快捷的识别出使用者的身体姿态，从而为机器人的控制提供参考。本发明通过放置于护理机器人与使用者接触部分的气囊式压力传感器阵列实时采集人机交互时产生的各个分区的压力分布及变化信息，同时在机器人上位机建立人机力学解算模型，将采集到的压力信息与力学模型结合解算出使用者实时的身体姿态，将身体姿态信息作为控制依据调整机器人姿态达到保证使用者安全舒适的目的。