基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统、方法及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，包括：意图识别模块，用于捕捉外骨骼佩戴者的肢体动作或声音，得出目标的位置和方向；地形感知模块，用于获取环境的地形数据，并生成地形的立体地图；足迹规划模块，用于根据目标的位置和方向、地形的立体地图，计算出最优的足迹序列；全息显示模块，用于在现实世界的空间坐标系中显示计算出的足迹序列。本发明专利技术还公开了一种基于视觉的外骨骼机器人足迹规划方法和存储介质。本发明专利技术结合外骨骼佩戴者的需求和实际地形计算出最优的足迹序列，并通过全息影像在现实世界的空间坐标系中展示给外骨骼佩戴者，为外骨骼佩戴者指示下一步的立足点，增加了穿戴者的安全感，能很好地应用在各种未知场景。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统、方法及存储介质
本专利技术涉及外骨骼机器人
，尤其涉及一种基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统、方法及存储介质。
技术介绍
世界上有大量的人由于疾病或车祸而出现下肢运动障碍，这意味着他们没有下肢运动能力，或者说他们的下肢运动能力很弱。另一方面，随着世界进入老龄化社会，老年人下肢运动障碍的护理问题日益突出。下肢外骨骼机器人是解决下肢残疾和老年人助行问题最有潜力的方法之一，有望帮助截瘫患者在日常生活中再次行走，能显著提高下肢功能障碍患者的运动能力和生活质量与智能假肢不同，外骨骼机器人主要集中在与穿戴者的身体耦合与合作上，而不是某些肢体的替换，外骨骼机器人与穿戴者是紧耦合状态，理解穿戴者的行为意图对于外骨骼至关重要。目前，意图理解的常用方法是在两根拐杖上使用按钮，穿戴者通过按钮来引导外骨骼移动想要移动的腿，其步态是预先设定的，不能应用于复杂地形；借助表面肌电图(SEMG)虽然可以自然反映人类运动的意图，然而，一些严重截瘫患者无法从下肢采集肌电图信号；借助脑电图(EEG)信号虽然能反映运动的真实意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，包括：/n意图识别模块，用于捕捉外骨骼佩戴者的肢体动作或声音，得出目标的位置和方向；/n地形感知模块，用于获取环境的地形数据，并生成地形的立体地图；/n足迹规划模块，用于根据所述意图识别模块得到的目标的位置和方向、所述地形感知模块得到的地形的立体地图，计算到达目标位置的足迹序列；/n全息显示模块，用于在现实世界的空间坐标系中向外骨骼佩戴者显示计算出的所述足迹序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，包括：
意图识别模块，用于捕捉外骨骼佩戴者的肢体动作或声音，得出目标的位置和方向；
地形感知模块，用于获取环境的地形数据，并生成地形的立体地图；
足迹规划模块，用于根据所述意图识别模块得到的目标的位置和方向、所述地形感知模块得到的地形的立体地图，计算到达目标位置的足迹序列；
全息显示模块，用于在现实世界的空间坐标系中向外骨骼佩戴者显示计算出的所述足迹序列。


2.根据权利要求1所述的基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，所述意图识别模块与所述全息显示模块集成于混合现实显示装置上，所述混合现实显示装置固定在外骨骼佩戴者的头部。


3.根据权利要求1所述的基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，所述肢体动作包括凝视、手势的至少一种。


4.根据权利要求1～3任一所述的基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，所述足迹规划模块包括：
路径规划模块，用于根据目标的位置和方向，规划外骨骼质心的近似轨迹；
脚步规划模块，用于根据外骨骼质心的近似轨迹，规划外骨骼的左右脚的足迹。


5.根据权利要求4所述的基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，所述路径规划模块包括：
轨道生成模块，用于引入参数化的三阶贝塞尔曲线，生成从初始状态到目标状态的任意拐点的非完整轨道；
轨道筛选模块：用于针对每个拐点，从所述轨道生成模块生成的多个非完整轨道中挑选出最大曲率最小且可行的轨迹。


6.根据权利要求5所述的基于视觉的外骨骼机器人足迹规划系统，其特征在于，所述脚步规划模块包括：
搜索树构造模块，用于建立启发式搜索树，在启发式搜索树中，每个候选立足点由一个特征向量来定义，所述特征向量包括跟踪特征分量，所述跟踪特征分量用于表示脚的放置角度；
存...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新宇，李金科，孙健铨，傅睿卿，何勇，马跃，曹武警，王大帅，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44