[发明专利]一种基于Xtion设备的腿轮复合机器人及其手势控制方法

摘要

本发明公开一种基于Xtion设备的腿轮复合机器人及其手势控制方法，包括机器人本体以及6条机器人单腿结构；机器人本体内部传感层、驱动层、控制层及动力层，用于安装控制系统；通过传感层上安装的XtionPRO LIVE摄像头结合控制层上安装的手势识别模块与运动控制模块实现手势控制；其中，手势识别模块又分为动态手势控制子模块与静态手势控制子模块，可分别实现动态及静态手势控制。本发明的优点为：为后续的图像处理提供更多信息，可实现地图构建、人机交互功能，提高了人与机器人的交互的自然性，使用户可以通过手势控制六足轮腿复合机器人，有利于六足轮腿复合机器人的实际应用；且本发明手势识别控制部分基于ROS设计，可移植性强，可用于其他机器人控制系统。

主权项

一种基于Xtion设备的腿轮复合机器人，包括机器人本体以及6条机器人单腿结构，6条机器人单腿结构周向均匀安装于机器人本体上；单腿结构为具有步行与轮行功能的轮腿结构，具有三根腿节，以及4个驱动舵机；令三根腿节分别为第一腿节、第二腿节、第三腿节，4个驱动舵机分别为第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机；其中，第一腿节一端固定安装在第一舵机的输出轴上，形成髋关节；第一舵机输出轴轴线与水平面垂直，由第一舵机驱动第一腿节横向摆动；第二舵机固定安装于第一腿节另一端，第二舵机输出轴与第二腿节一端固定，形成膝关节；第二舵机输出轴轴线与第一舵机输出轴轴线垂直，由第二舵机驱动第二腿节纵向摆动；第二腿节另一端与第三舵机输出轴固定，形成踝关节；第三舵机输出轴轴线与第二舵机输出轴轴线平行，由第三舵机驱动第三腿节纵向摆动；第四舵机位于第三腿节中部，第四舵机的输出轴轴线与第三舵机输出轴轴线平行，第四舵机输出轴上通过花键同轴固定安装有轮子，通过第四舵机驱动轮子转动；第三腿节另一端安装有足地检测机构，用于单腿结构2与地面间的接触，同时可实现足地接触状态的检测；其特征在于：机器人本体内部由具有减重孔的铝合金板分割为四层，由上至下依次为传感层、驱动层、控制层及动力层，用于安装控制系统；其中，传感层上安装有Xtion PRO LIVE摄像头与IMU；Xtion PRO LIVE摄像头用来采集环境信息，实现同时定位及地图创建，以及获取人的信息，用于人机交互；IMU用于获得机器人的自身姿态，辅助定位和创建环境地图；驱动层上安装有六块舵机驱动板，分别用于控制6条单腿结构上的各个舵机运动；控制层上安装有主控板，实现通讯管理、传感器数据采集、数据处理与驱动管理等功能；动力层上安装有电池盒，电池盒内安装机器人供电电池；机器人本体与远程控制端进行无线通信，由远程控制端进行控制；远程控制端具有安全认证模块、音视频播放模块、操控模块与信息显示模块；各个模块均分为前端与后台；前端为人机交互接口；后台负责网络通信、数据处理；其中，安全认证模块用于获取用户输入的用户信息，经后台封装成数据包发送至机器人的控制主控板中，由主控板反馈登录结果至安全认证模块进行显示；音视频播放模块通过后台接收Xtion PRO LIVE摄像头返回的声音信息和相机采集的图像，经后台解码后在音视频播放模块中进行显示；信息显示模块接收IMU返回的六组机器人传感信息，如姿态、关节角度和关节力矩信息用于显示六足机器人传感信息；操控模块由运动控件组成，可控制机器人运动；同时可以设置机器人行进模式。