一种可穿戴式口型捕捉设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种可穿戴式口型捕捉设备。包括控制器、传感器和固定带；传感器能获得自身姿态的三个欧拉角；传感器连接并传输信息至控制器，包括第一传感器和第二传感器；控制器固定在固定带上；传感器的位置是可调节的，第一传感器贴近用户下巴，第二传感器贴近用户后脑。由于本实用新型专利技术采用传感器数量较少，导致系统需要处理的数据量较少，算法较为简单。并且由于使用的传感器以及相应算法的设计，也使传感器受到的噪声影响最小化。本实用新型专利技术结构简单，体型偏小，成本较低，且容易携带和穿戴。本实用新型专利技术用途广泛，可同时用于人体动画模型、仿生机器人和医疗等领域。仿生机器人和医疗等领域。仿生机器人和医疗等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式口型捕捉设备


[0001]本技术涉及运动重定向
，特别涉及一种可穿戴式口型捕捉设备。

技术介绍

[0002]运动重定向技术是利用已经存在的运动，通过适当的调整处理，把运动映射到目标模型上，使目标模型具有相似的运动，而计算机三维动画制作过程复杂而浪费时间，在动画制作中使用运动重定向技术可节约大量时间。随着计算机、传感器等相关技术上的飞速发展,运动重定向技术日趋完善,进入到了实用化阶段，其应用范围也越来越广，例如、体育训练、康复医疗、虚拟现实等领域。
[0003]而当今运动重定向技术的一个重要实用化应用途径就是仿人机器人领域。仿人机器人具有与人体结构和运动规律相似这一优势。因此我们就能利用运动重定向技术来获取人体动作数据从而转换为机器人关节角数据，以此来驱动机器人，对机器人的运动规划、远程操作、人机工程学等方面的研究有着较大的帮助。其容易实现、还原度高、精度高等优点对于仿人机器人在复杂动作设计方面，体现出了较高的应用价值。
[0004]然而就最近的情况来看，广泛地应用运动重定向技术却面临了不少的问题。例如中国专利CN201710709114.7公开了一种嘴唇动作捕捉方法，其利用光学式技术，通过分析预先载入的平均模型和获得的实时图像以获得嘴唇动作，精确度较好，但所需的生产成本高和应用场景受限，因而可移植性差，故大规模生产和推广的意义不大。
[0005]中国专利申请号201811334444.3公开了一种人体运动捕获装置和方法，其主要方法是利用人体运动捕获装置的初始数据和位移数据进行数据差值计算出姿态和位置信息，其数据吞吐量大、无法实现实时捕捉、测量噪声大和系统偏置，因而精确度低和时效性差，故大规模生产和推广的意义不大。
[0006]美国专利System and Method for Motion Capture in Natural Environments， IPC8类：AGO1C2300FI，其主要方法利用声学式方法使用较多的传感器，硬件和软件要求较高和测量噪声大，因而可移植性较差，故大规模生产和推广的意义不大。
[0007]由此可知，若要实现运动重定向功能，就需要大规模地为动作捕捉主体安装运动识别设备，如此大量地安装动作捕获设备的成本就会非常高昂。如果还想要提高动作捕获的全面性和准确性，就会进一步的增加设备成本，使运动重定向技术的广泛应用受到阻碍。另外，现在已经研发并且大量投入使用的动作识别设备多数体型偏大，难以携带且会影响运动捕获主体的部分运动，因此不适用于个人的使用，这个问题也限制了如今运动重定向技术的发展。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本技术中披露了一种可穿戴式口型捕捉设备，在较大程度上兼顾了精确性、时效性和可移植性，本技术的技术方案是这样实施的：
[0009]一种可穿戴式口型捕捉设备，包括：控制器、传感器和固定带，其特征在于：所述传
感器能获得自身姿态的三个欧拉角；
[0010]所述传感器的数量不少于两个，包括第一传感器和第二传感器；
[0011]所述第一传感器和所述第二传感器分别连接所述控制器；所述第一传感器采集并传输第一姿态信息给所述控制器；所述第二传感器采集并传输第二姿态信息给所述控制器；
[0012]所述控制器固定在所述固定带上；
[0013]所述第一传感器和所述第二传感器的位置是可调节的，所述第一传感器贴近用户下巴，所述第二传感器贴近用户后脑。
[0014]优选地，所述传感器为九轴传感器。
[0015]优选地，所述固定带包括头带、下巴带和下巴托，所述下巴带穿过所述下巴托；所述第一传感器固定在所述下巴托内；所述控制器固定在所述头带上；所述下巴带为松紧带；所述第二传感器的位置紧贴所述控制器。
[0016]优选地，还包括外部电脑；所述控制器上设置有通讯接口；所述通讯接口连接外部电脑；所述控制器通过所述通讯接口传输数据给所述外部电脑；
[0017]所述通讯接口为USB接口、蓝牙接口、WLAN接口中的一种或者多种。
[0018]优选地，所述控制器为基于Arduino Nano的嵌入式设备；所述控制器使用杜邦线连接所述第一传感器与所述第二传感器。
[0019]优选地，还包括嘴部姿态模拟机器人；所述嘴部姿态模拟机器人包括电机和机器人控制器；所述机器人控制器连接并控制所述电机的运行；所述机器人控制器连接所述外部电脑。
[0020]一种嘴部张角获取方法，使用所述一种可穿戴式口型捕捉设备，包括：
[0021]S1：用户穿戴所述一种可穿戴式口型捕捉设备；
[0022]S2：所述第一传感器生成第一初始姿态信息并传输给所述控制器，所述第二传感器生成第二初始姿态信息并传输给所述控制器；
[0023]S3：用户进行嘴部运动；
[0024]S4：所述第一传感器采集所述第一姿态信息并将所述第一姿态信息传输给所述控制器，所述第二传感器采集所述第二姿态信息并将所述第二姿态信息传输给所述控制器；
[0025]S5：所述控制器根据所述第一姿态信息和所述第一初始姿态信息生成第一旋转矩阵，所述第二姿态信息和所述第二初始姿态信息生成第二旋转矩阵；
[0026]S6：所述控制器根据所述第一旋转矩阵和所述第二旋转矩阵产生第一法向量和第二法向量；
[0027]S7：所述控制器根据所述第一法向量和所述第二法向量产生所述传感器的夹角并回到S2。
[0028]优选地，还包括SX：用户脱掉所述一种可穿戴式口型捕捉设备，结束所述的一种嘴部张角获取方法。
[0029]一种人体嘴部的机器人模仿方法，使用所述一种可穿戴式口型捕捉设备；基于所述的一种嘴部张角获取方法，包括：
[0030]S8：所述外部计算机监听所述控制器；
[0031]S9：所述控制器将所述夹角传输给所述外部计算机；
[0032]S10：所述外部计算机根据所述夹角生成理论欧拉角并传输给机器人控制器，所述机器人控制器根据所述理论欧拉角生成理论电机动作驱动电机转动；
[0033]S11：机器人传感器检测机器人姿态并产生实际欧拉角并将所述实际欧拉角传输给所述机器人控制器；
[0034]S12：所述机器人控制器比较所述实际欧拉角和所述理论欧拉角并产生误差数据；
[0035]S13：若所述误差数据在可容忍范围内，回到S9；否则，所述机器人控制器根据所述误差数据产生误差修正电机动作并根据所述误差修正数据驱动所述电机转动并回到S10。
[0036]优选地，还包括S8A：所述外部计算机判断所述夹角的量是否可执行，若所述夹角不可执行，发出警告信息并结束一种人体嘴部的机器人模仿方法。
[0037]实施本技术的技术方案可解决现有技术中动作捕获设备无法兼顾精确性、时效性和可移植性的技术问题技术问题。本技术采用算法简单，并且由于使用的传感器以及相应算法的设计，也使传感器受到的噪声影响最小化。并且由于本技术结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式口型捕捉设备，包括：控制器、传感器和固定带，其特征在于：所述传感器能获得自身姿态的三个欧拉角；所述传感器的数量不少于两个，包括第一传感器和第二传感器；所述第一传感器和所述第二传感器分别连接所述控制器；所述第一传感器采集并传输第一姿态信息给所述控制器；所述第二传感器采集并传输第二姿态信息给所述控制器；所述控制器固定在所述固定带上；所述第一传感器和所述第二传感器的位置是可调节的，所述第一传感器贴近用户下巴，所述第二传感器贴近用户后脑。2.根据权利要求1所述的一种可穿戴式口型捕捉设备，其特征在于：所述传感器为九轴传感器。3.根据权利要求1所述的一种可穿戴式口型捕捉设备，其特征在于：所述固定带包括头带、下巴带和下巴托，所述下巴带穿过所述下巴托；所述第一传感器固定在所述下巴托内；所述控制器固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：贡亮，陆杰，
申请(专利权)人：拉玛机器人上海有限公司，
类型：新型
国别省市：