一种可编程木偶表演机器人控制方法、系统及机器人技术方案

本发明专利技术提供了一种可编程木偶表演机器人、可编程木偶表演机器人控制系统、一种机器人动作模拟方法，方法包括：用户添加元表演动作进队列；可编程系统将队列组合，并发送至机器人控制系统；机器人控制系统根据接收到的队列，从元动作库中获取相应的动作指令；系统将动作指令发送至木偶表演机器人；木偶表演机器人根据获得的指令进行相应的动作表演。通过此方法控制的木偶表演机器人，操作十分简洁，即使是没有编程经验的用户也可以十分轻松地让机器人表演所期望的动作。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程木偶表演机器人控制方法、系统及机器人
本专利技术涉及信息
，尤其涉及一种可编程木偶表演机器人控制方法、系统及机器人。
技术介绍
机器人是集电子、机械、控制、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。机器人自诞生后，经过近60年的高速发展，已被防范用于各个领域，如装备制造、生物医药、智慧新能源等高新产业。同时，有一部分机器人也走进了人们的家中。但是目前大部分的家用可编程机器人所提供的功能中，并无自定义动作的表演。千年来，泉州地区的提线木偶戏也早已成为极具当地特色的优秀传统文化遗产，但是其传承却面临后继无人的窘境。在传统木偶表演中，新剧本的产生需要设计合适的木偶角色及其根据剧情和人物性格设计动作，艺人往往需要不断调试操控不同部位的线来设计动作，同时也是为了确定哪些部位的线是可以留下来，哪些是可以去除。传统的木偶表演由于人力的限制很难做出复杂的动作。使用木偶表演机器人进行木偶动作的模拟和控制使得传统木偶表演有了新的突破，但面临如何精确和高效控制木偶表演机器人进行动作的问题。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种可编程木偶表演机器人控制方法，其特征在于，包括：/nS1：用户添加元表演动作进队列；/nS2：可编程系统将队列发送至机器人控制系统；/nS3：机器人控制系统根据接收到的队列，从元动作库中获取相应的动作指令，动作指令包含着控制木偶的机器人的每个关节的位置信息，从而保证机器人可以根据正确的位置信息来移动关节，从而对木偶进行操纵，使木偶进行相应的动作表演；/nS4：系统将动作指令发送至木偶表演机器人；/nS5：木偶表演机器人根据获得的指令进行相应的动作表演，表演时机器人各个关节按照接收到的动作指令队列进行移动操作，从而操作提线，进而保证木偶表演的准确性，使其表演达到预期效果。/n

【技术特征摘要】
1.一种可编程木偶表演机器人控制方法，其特征在于，包括：
S1：用户添加元表演动作进队列；
S2：可编程系统将队列发送至机器人控制系统；
S3：机器人控制系统根据接收到的队列，从元动作库中获取相应的动作指令，动作指令包含着控制木偶的机器人的每个关节的位置信息，从而保证机器人可以根据正确的位置信息来移动关节，从而对木偶进行操纵，使木偶进行相应的动作表演；
S4：系统将动作指令发送至木偶表演机器人；
S5：木偶表演机器人根据获得的指令进行相应的动作表演，表演时机器人各个关节按照接收到的动作指令队列进行移动操作，从而操作提线，进而保证木偶表演的准确性，使其表演达到预期效果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S6：可编程系统可以提供预制的动作队列，并将其发送至机器人控制系统。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制可编程木偶表演机器人进行动作模拟，具体步骤包括：
摄像头捕获多帧图像，并将图像发送至控制系统；
系统对接收到的图像进行判断，筛选出其中的关键帧，并且丢弃非关键帧；
系统识别出图像关键帧中的骨骼点；
系统根据骨骼点的绝对位置坐标，判断出与元动作库中最为相似的动作；
系统将识别出的动作队列进行输出到机器人；
木偶机器人根据获得的队列进行动作表演。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，系统识别出图像关键帧中的骨骼点具体包括：被识别人员正对摄像头，识别到的骨骼点左右应相反，通过24个骨骼点进行动作模拟，其中，点0对应鼻子；点1对应脖子，点2对应右肩，点3对应右手肘，点4对应右手腕，点5对应左肩，点6对应左手肘，点7对应左手腕，点8对应臀部中央，点9对应右髋，点10对应右膝，点11对应右脚踝，点12对应左髋，点13对应左膝，点14对应左脚踝，点15对应右眼，点16对应左眼，点17对应右耳，点18对应左耳，点19对应左脚大拇趾，点20对应左小趾，点21对应左足跟，点22对应右脚大拇趾，点23对应右小趾，点24对应右足跟，根据动作复杂度，检测满足识别需要的骨骼点即可。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，系统根据骨骼点的绝对位置坐标，判断出与元动作库中最为相似的动作包括：使用各个骨骼点之间的相对距离和连线所成的夹角度数范围来进行识别，所有角度默认都为0°到180°之间，当被识别人员在保持直立时，其髋-膝-脚踝以膝为顶点所成的夹角为180°，而蹲下的动作，其夹角为20°到40°之间，当手腕骨骼点位置高于手肘时，判定为举手动作，当手腕骨骼点低于手肘时，判定为小臂自然下垂的动作，在判定复杂动作时将复杂动作拆分为没有歧义的几个简单动作的集合，从而达到准确识别的效果。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据木偶表演剧本的人物角色设定调整木偶表演机器人的动作风格，具体如下：
读入木偶表演机器人的角色设定数据，角色动作幅度L设定为1到5级别，分别为L1,L2,L3,L4,L5,级别越高做出动作时幅度越大；
获取木偶表演机器人除点8臀部中央以外其他23个骨骼点与点8臀部中央的距离Dn，其中0<n<24，n代表24个骨骼点；
根据如下公式计算木偶表演机器人进行表演时的动作幅度θ＝α*L+β*Dn，其中α和β为调整系数；
木偶表演机器人进行木偶剧表演时根据角色设定使用动作幅度θ对表演动作做出调整，以使得木偶表演机器人更符合角色要求。


7.一种可编程木偶表演机器人可编程系统，其特征在于，系统包括：
用户交互界面模块，用于接收用户的指令输入；
自定义动作顺序模...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊峰，李岩松，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35