本发明专利技术提供了一种人机交互安全保障方法，具体为：获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；将所述位置点集合进行聚类，计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；判断人员位置点位于机器人工作空间内的点的数量是否大于预设数量阈值；若是，则停止机器作业。通过上述技术方案，形成了一种人机交互安全保障方法，能够在人员进入到机器人工作空间时，快速停止作业以保护人员的人身安全，保证了人机交互安全性前提下的机器高效率生产作业。此外，本发明专利技术的实施方式提供了一种人机交互安全保障方法、装置、设备以及存储介质。
Method, device and computer readable storage medium for human-computer interaction security
【技术实现步骤摘要】
人机交互安全保障方法、装置及计算机可读存储介质
本专利技术属于机器人以及人机交互
，更具体地，涉及一种人机交互安全保障方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
随着科学技术的发展，机器人的应用遍布制造、服务、医疗等行业，机器人在人类社会的生产、生活扮演着越来越重要的作用。自动化机器能够快速轻松地适应不断变化的生产条件，其需求量日益增长，机器人与人的协作的场景越来越多，人员应当能够不受阻碍地进入，同时免受危险。现阶段人机协作安全性主要由协作型机器人保证。协作型机器人为了获得控制力和避免碰撞的能力，其运行速度比较慢，往往只有传统机器人的1/3到2/3，并且机器人的重量都比较轻，结构相对简单，导致整个机器人的刚性不足，所以协作机器人的负载往往比较低，工作范围比较小。还有人提出在机器人末端执行器包裹黏弹性材料的方法来提高安全性，该方法可以一定程度上降低冲击力和伤害程度，但该方法过于单一，无法从根本上保证安全。然而仅仅只拥有在硬件层面对人机交互安全性的保证是不充分的，行业内仍然缺乏高效的人机交互安全性的算法保障，因此保证人机交互安全性前提下的高效率的生产作业成为亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种人机交互安全保障方法、装置、设备及存储介质，以保证在高效率的前提下提高人机交互的安全性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；将所述位置点集合进行聚类，计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；判断人员位置点位于机器人工作空间内的点的数目是否大于预设数量阈值；若是，则停止机器作业。优选地，通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合之后还包括：对所述位置点集合进行去重，并进行降采样处理。优选地，通过运动学模型计算所述组合以得到位置点集合包括：将所述关节组合输入到机器人正运动学模型当中，得到机器人运动的位置点集合。优选地，将所述位置点集合进行聚类包括：基于欧拉距离的k-means算法生成聚类；分别计算各个所述聚类的中心位置。优选地，计算所述聚类的距离阈值包括：若聚类属于内部聚类，则距离阈值设置为+∞；若聚类属于外部聚类，则计算聚类内各位置点到所述聚类中心之间的距离，并对所述距离进行升序排列，排除序列中后1％的距离，将分界的距离值作为距离阈值。优选地，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内包括：若所述位置点属于内部聚类，则直接判断所述位置点在机器人工作空间内；若所述位置点属于外部聚类，则判断位置点欧拉距离与所述距离阈值的大小，若所述欧拉距离小于距离阈值，则判定位置点在机器人工作空间内；若所述欧拉距离大于距离阈值，则判定位置点不在机器人工作空间内。优选地，判断人员位置点位于机器工作空间内的点的数目是否大于所述预设数量阈值之前还包括：提取人员的骨架，并对骨架进行离散化，得到离散化骨架点集，将所述骨架点的位置点转换到机器人坐标系中。优选地，提取人员的骨架包括:利用包括但不限于RGBD相机、运动捕捉系统提取人员骨架。优选地，判断人员位置点位于机器工作空间内的点的数目是否大于预设数量阈值包括：判断所述骨架点位于机器人工作空间内的点的数目是否超出预设数量阈值；若是，则机器人停止作业；若否，则继续执行利用RGBD相机提取人员的骨架，并将骨架进行离散化为骨架点集步骤。此外，为实现上述目的，本专利技术还提出人机交互安全保障装置，所述人机交互安全保障装置：排列组合模块，用于获取限位角度，并对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；计算模块，用于通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；聚类模块，用于将所述位置点集合进行聚类，并计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；判断模块，用于判断人员位置点位于机器工作空间内的点的数目是否大于预设数量阈值；制动模块，若判断结果为是，则停止机器作业。此外，为实现上述目的，本专利技术还提出人机交互安全保障设备，所述人机交互安全保障设备包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述人机交互安全保障方法的步骤。此外，为实现上述目的，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述人机交互安全保障方法的步骤。本专利技术提出一种人机交互安全保障方法，获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；将所述位置点集合进行聚类，计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；判断人员位置点位于机器工作空间内的点的数目是否大于预设数量阈值；若是，则停止机器作业。通过上述技术方案，形成了一种人机交互安全保障方法，能够在人员进入到机器人工作空间时，快速停止作业以保证人员的人身安全，保证了人机交互安全性前提下的机器高效率生产作业。附图说明图1为本专利技术实施例一种人机交互安全保障方法的流程图；图2为本专利技术实施例一种人机交互安全保障方法的另一流程图；图3为本专利技术实施例双臂机器人结构示意图；图4为本专利技术实施例双臂机器人工作空间点示意图；图5为本专利技术实施例一种人机交互安全保障方法的又一流程图；图6为本专利技术实施例单个机器人工作空间聚类化示意图；图7为本专利技术实施例排除序列中后1％的位置点示意图；图8为本专利技术实施例离散化人体骨架点示意图；图9为本专利技术实施例一种人机交互安全保障装置的功能模块示意图；本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将参考若干示例性实施方式来描述本专利技术的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本专利技术，而并非以任何方式限制本专利技术的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例一参见图1所示，为本专利技术提供了一种人机交互流程图；S10：获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；获取限位角度，对限位角度进行等分，并通过排列组合得到关节组合，例如，根据机器人六个关节的限位角度范围，对各个关节角进行20等分，对各个关节进行排列组合得到206种关节组合。S20：通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；通过运动学模型计算所有关节组合，得到机器人位置点的集合。具体为将得到的关节组合输入到机器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种人机交互安全保障方法，其特征在于，包括：/n获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；/n通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；/n将所述位置点集合进行聚类，计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；/n判断人员位置点位于机器人工作空间内的点的数量是否大于预设数量阈值；/n若是，则停止机器作业。/n
【技术特征摘要】
1.一种人机交互安全保障方法，其特征在于，包括：
获取限位角度，对所述限位角度进行等分并排列组合，得到关节组合；
通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合；
将所述位置点集合进行聚类，计算所述聚类的距离阈值，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内；
判断人员位置点位于机器人工作空间内的点的数量是否大于预设数量阈值；
若是，则停止机器作业。
2.根据权利要求1所述的人机交互安全保障方法，其特征在于，通过运动学模型计算所述关节组合，得到位置点集合之后还包括：
对所述位置点集合进行去重，并进行降采样处理。
3.根据权利要求1所述的人机交互安全保障方法，其特征在于，通过运动学模型计算所述组合以得到位置点集合包括：
将所述关节组合输入到机器人正运动学模型当中，得到机器人运动的位置点集合。
4.根据权利要求1所述的人机交互安全保障方法，其特征在于，将所述位置点集合进行聚类包括：
基于欧拉距离的k-means算法生成聚类；
分别计算各个所述聚类的中心位置。
5.根据权利要求1所述的人机交互安全保障方法，其特征在于，计算所述聚类的距离阈值包括：
若聚类属于内部聚类，则距离阈值设置为+∞；
若聚类属于外部聚类，则计算聚类内各位置点到所述聚类中心之间的距离，并对所述距离进行升序排列，排除序列中后1％的距离，将分界的距离值作为距离阈值。
6.根据权利要求5所述的人机交互安全保障方法，其特征在于，所述距离阈值用于判断所述位置点是否在机器人工作空间内包括：
若所述位置点属于内部聚类，则直接判断所述位置点在机器人工作空间内；
若所述位置点属于外部聚类，则判断位置点欧拉距离与所述距离阈值的大小，若所述欧拉距离小于距离阈值，则判定位置点在机器人工作空间内；若所述欧拉距离大于距离阈值，则判定位置点不在机器...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵欢，巫晓康，岳子昱，杨彬榕，丁汉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。