The invention discloses a human body pose mapping method applied to the action imitation of the human shape robot, including the following steps: 1) obtaining the three-dimensional position information of the human skeleton node through the depth camera; 2) constructing the human skeleton vector according to the human skeleton node, and establishing the human body according to the human skeleton vector and the robot joint structure. Virtual joint, form human skeleton model; 3) establish reference coordinate system of connecting rod based on human skeleton model; 4) calculate joint angle of human body mapping human body using the skeleton vector of human link according to the characteristics of robot joint structure; 5) apply human body mapping joint angle to robot close according to the joint angle limit of robot. On the festival. The invention uses the geometric analysis method based on the skeleton vector of the connecting rod and the virtual joint of the human body to calculate the angle of the human body mapping joint accurately, and maps the posture of the human body to the robot end through the joint angle, which has the characteristics of low calculation loss and high accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法
本专利技术涉及人机交互
,具体涉及一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法。
技术介绍
近年来,机器人技术快速发展,并越来越广泛地应用于工业、医疗、科学研究与教育培训和家庭日常生活等领域当中。与此同时,愈加复杂和多样的应用环境对机器人的适应性和智能化提出了更高的要求。机器人模仿学习技术可以提高机器人学习效率,提升机器人智能化程度,将开发者从繁重的编程工作中解脱出来。对获取到的人体示教信息进行恰当的表征,以应用到机器人端,是模仿学习的重要环节。表征环节需要确立对示教动作的表征方式以及将观察到的动作映射到机器人端。传统的方法是根据示教动作末端执行器的位置使用数值方法解决逆运动学问题,从而得到待驱动的机器人关节角度。这种方法可以较好地控制机器人末端在工作空间的位置,但获取关节角度的方式是不直接和不精确的,因此会影响模仿姿态的相似度,并且,该类方法的计算量较大。另外一些研究人员通过几何分析的解析法直接得到人体映射关节角度,以驱动机器人。这类方法可以得到对应于示教姿态的较为精确的关节角度,使得机器人的模仿姿态达到与人较高的相似度,并且计算量较小。目前,应用几何分析的解析法的研究大多没有结合人体特点和机器人关节结构特点对关节角度的计算进行精确的分析,因此在一定程度上限制了人形机器人模仿人体姿态动作的相似性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷,提供一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到:一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法, ...
【技术保护点】
一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的人体姿态映射方法包括下列步骤:S1、通过深度摄像头获取人体骨骼节点的三维位置信息;S2、根据人体骨骼节点构建人体骨骼向量,并依据人体骨骼向量和机器人关节结构建立人体虚拟关节,形成人体骨骼模型;S3、建立基于人体骨骼模型各连杆的连杆参考坐标系;S4、根据机器人关节结构特点利用人体连杆骨骼向量计算人体映射关节角度;S5、根据机器人各关节角度限制,将人体映射关节角度应用到相应的机器人关节上。
【技术特征摘要】
1.一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的人体姿态映射方法包括下列步骤:S1、通过深度摄像头获取人体骨骼节点的三维位置信息;S2、根据人体骨骼节点构建人体骨骼向量,并依据人体骨骼向量和机器人关节结构建立人体虚拟关节,形成人体骨骼模型;S3、建立基于人体骨骼模型各连杆的连杆参考坐标系;S4、根据机器人关节结构特点利用人体连杆骨骼向量计算人体映射关节角度;S5、根据机器人各关节角度限制,将人体映射关节角度应用到相应的机器人关节上。2.根据权利要求1所述的一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的步骤S1中提取示教人员的四肢末端节点和各关节点的信息。3.根据权利要求1所述的一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的步骤S2中将人形机器人与人体骨骼模型的躯干、头部、左上臂、左下臂、左手、左大腿、左小腿、左脚、右上臂、右下臂、右手、右大腿、右小腿、右脚定义为连杆;将靠近躯干的连杆定义为远离躯干的连杆的母连杆;将远离躯干的连杆定义为靠近躯干的连杆的子连杆;将颈部、左肩、左肘、左腕、左髋、左膝、左踝、右肩、右肘、右腕、右髋、右膝、右踝定义为主关节;将人形机器人主关节所具有的不同自由度定义为该主关节的次关节;将靠近躯干的主关节或次关节定义为远离躯干的主关节或次关节的母关节,将远离躯干的主关节或次关节定义为靠近躯干的主关节或次关节的子关节。4.根据权利要求1所述的一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的步骤S2中将与一个关节相连的两个连杆中靠近躯干的连杆定义为该关节的母连杆,远离躯干的连杆定义为该关节的子连杆;将与一个连杆相连的两个关节中靠近躯干的关节定义为该连杆的母关节,远离躯干的关节定义为该连杆的子关节。5.根据权利要求1所述的一种应用于人形机器人动作模仿的人体姿态映射方法,其特征在于,所述的步骤S2中在人体骨骼模型中建立与人形机器人数量和类型相同的虚拟关节,其...
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