一种智能人形机器人控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种智能人形机器人控制系统和方法，包括有获取人体的姿态图片，识别姿态图片并生成包含人体各关节之间的夹角数据的最终姿态参数；获取当前姿态姿态参数，计算出机器人从当前肢体动作变化到最终肢体动作，计算出机器人各关节电机的角度差数据和转动方向；包括有用于控制机器人平稳姿态变换的姿态过渡策略，姿态过渡策略获取角度差数据，生成用于控制机器人各肢体转动角度和转动速度的控制指令，机器人按照控制指令控制机器人的关节电机按对应的转动方向转动，完成动作的转换。本发明专利技术可可使机器人单脚站立时，快速高效的控制机器人进行动作变换，同时还能保证机器人平稳性动作，降低机器人的摔倒概率。降低机器人的摔倒概率。降低机器人的摔倒概率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能人形机器人控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及人形机器人动作跟随
，具体涉及一种智能人形机器人控制系统和方法。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的应用和发展，机器人逐渐从工业领域向服务、娱乐、教育等领域渗透，仿人机器人为娱乐和教育的主要研究方向。仿人机器人的动作通常通过编程控制，或通过对人体姿态识别，然后自动跟随动作。本申请中使用open
‑
pose算法识别人体姿态，open
‑
pose算法为现有技术，算法说明网页为：https://www.jianshu.com/p/98c11545d4fb。
[0003]当机器人两只脚与底面接触时，脚底支撑面积大，平稳性高，因此机器人在变换动作过程中不易摔倒，当机器人只有一只脚支撑底面，并进行姿态变化时，因为机器人的受力面积小，极易出现重心不稳的情况，导致机器人摔倒，进而出现零件损坏的情况。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种智能人形机器人控制系统和方法，当机器人单脚站立时，可快速高效的控制机器人进行动作变换，同时保证机器人平稳性动作，降低机器人的摔倒概率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种智能人形机器人控制系统和方法，包括有获取人体的姿态图片，识别姿态图片并生成包含人体各关节之间的夹角数据的最终姿态参数；
[0007]获取当前姿态姿态参数，计算出机器人从当前肢体动作变化到最终肢体动作，计算出机器人各关节电机的角度差数据和转动方向；
[0008]包括有用于控制机器人平稳姿态变换的姿态过渡策略，姿态过渡策略获取角度差数据，生成用于控制机器人各肢体转动角度和转动速度的控制指令，机器人按照控制指令控制机器人的关节电机按对应的转动方向转动，完成动作的转换。
[0009]进一步的，所述姿态过渡策略包括有若干姿态参数组，所述姿态参数组包括有单肢体转动数据组、双肢体转动数据组和三肢体转动数据组，所述单肢体转动数据组包括有若干第N单转动速度和其对应的第N单转角，所述第N单转角为机器人单个肢体按第N单转动速度整体进行摆动时，能够平稳转动的最大转动角度；
[0010]所述转动速度由大到小依次为第一单转动速度，第二单转动速度
…
第N单转动速度。
[0011]进一步的，所述第N单转角的获取方法为：机器人一个肢体以第N单转动速度转动，获取机器人脚底的不同位置处的受力值，通过受力值和肢体转动角度分别计算出机器人的零力矩点移动路径和重心移动路径，获取零力矩点偏移重心设定阀值处的转动角度，定义为第N单转角。
[0012]进一步的，所述双肢体转动数据组为两个肢体同时转动时，所包括的若干第N双转动速度和对应的第N双转角；所述三肢体转动数据组为三个肢体同时转动时，所述包括的若干的第N三转动速度和对应的第N三转角；
[0013]所述第N三转角和第N双转角的获取方法与第N单转角的获取方法相同。
[0014]进一步的，获取所述第N单转角、第N双转角和第N三转角时，所述肢体均需要以水平姿态为起始姿态开始转动，所述肢体不需要转动时，保持水平姿态。
[0015]进一步的，所述机器人包括有机体，所述机体分别与手臂、腿部和头部活动连接，不同的所述姿态参数组对应机体与支撑站立的腿部之间的不同夹角范围。
[0016]进一步的，所述机器人包括有腿部的五个自由度、手部的三个自由度和头部的一个自由度，所述腿部包括有腿部整体前后、左右转动，脚裸前后、左右转动和膝盖弯曲五个自由度，所述手部包括有手臂前后、左右转动和手臂弯曲三个自由度，所述头部有左右转动一个自由度，所述每个自由端均由一个关节电机控制；
[0017]所述最终姿态参数包括有各关节电机对应的相对于零位置的转动夹角。
[0018]进一步的，所述机器人双腿竖直且双手水平放置时，个关节电机的角度定义为零位置。
[0019]进一步的，所述控制指令的生成方法为：依据与机体直接连接的关节电机对应的角度差数据，顺序叠加第一三转角、第二三转角
…
第N三转角并生成三转角度，当三转角度大于任意一个角度差数据后，继续顺序叠加若干第N双转角并生成生成二转角度，当二转角度大于任意一个角度差数据后，继续顺序叠加若干第N单转角生成单转角度，当单转角度大于任意一个角度差数据后，顺序调取被叠加的第N三转角、第N双转角和第N单转角和对应的第N三转动速度、第N二转动速度和第N单转动速度生成控制控制指令。
[0020]进一步的，包括有用于实时获取姿态图片的采集单元，所述采集单元与用于识别姿态图片并生成最终姿态参数的姿态识别单元数据互通，所述姿态识别单元分别连接有用于控制机器人动作的动作单元、用于存储数据的存储SD卡、用于与外界设备数据互通的USB接口、和用于与外界设备无线数据互通的局域网通信单元。
[0021]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0022]通过设定姿态过渡策略，姿态过渡策略内包括有若干姿态参数组，姿态参数组包括有单肢体转动数据组、双肢体转动数据组和三肢体转动数据组，单肢体转动数据组包括有当机器人单个肢体按不同的速度转动，能够平稳转动的最大角度，双肢体转动数据组为机器人两个肢体同时按不同的速度转动时，能够平稳转动的最大角度。三肢体转动数据组为机器人三个肢体同时按不同的速度同时转动时，能够平稳转动的最大角度。通过获取机器人姿态变换时的角度差数据和转动方向，机器人与机体的各关节电机优选按三肢体转动数据组内速度由大到小的顺序，依据对应的方向转动对应的角度，直到其中一个关节电机的转动角度等于对应的角度差时，继续调取双肢体转动数据组，按双肢体转动数据组内速度由大到小的顺序，依据对应的方向转动对应的角度后，最后按照单肢体转动数据组内速度由大到小的顺序，依据对应的方向转动对应的角度，完成姿态的变换。当机器人单脚站立时，可快速高效的控制机器人进行动作变换，同时还能保证机器人平稳性动作，降低机器人的摔倒概率。
附图说明
[0023]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0024]图1是本专利技术的一种智能人形机器人控制系统的机器人外形图；
[0025]图2是本专利技术的一种智能人形机器人控制系统的系统图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能人形机器人控制方法，其特征在于，包括有用于实时获取姿态图片的采集单元，所述采集单元获取人体的姿态图片，所述采集单元与姿态识别单元数据互通，所述姿态识别单元用于识别姿态图片并生成包含人体各关节之间的夹角数据的最终姿态参数；所述姿态识别单元连接有动作单元，所述动作单元获取当前姿态姿态参数，计算出机器人从当前肢体动作变化到最终肢体动作时，各关节电机的角度差数据和转动方向；包括有用于控制机器人单脚站立时平稳改变肢体动作的姿态过渡策略，所述姿态过渡策略包括有若干姿态参数组，所述若干姿态参数组包括有机器人平稳转动肢体的多组转动速度和最大转动角度，姿态过渡策略获取角度差数据，生成用于控制机器人各肢体转动角度和转动速度的控制指令，动作单依据照控制指令控制机器人的关节电机按对应的转动方向和角度差数据转动相应角度。2.根据权利要求1所述的一种智能人形机器人控制方法，其特征在于，所述姿态参数组包括有单肢体转动数据组、双肢体转动数据组和三肢体转动数据组，所述单肢体转动数据组包括有若干第N单转动速度和其对应的第N单转角，所述第N单转角为机器人单个肢体按第N单转动速度整体进行摆动时，能够平稳转动的最大转动角度；所述转动速度由大到小依次为第一单转动速度，第二单转动速度
…
第N单转动速度。3.根据权利要求2所述的一种智能人形机器人控制方法，其特征在于，所述第N单转角的获取方法为：机器人一个肢体以第N单转动速度转动，获取机器人脚底的不同位置处的受力值，通过受力值和肢体转动角度分别计算出机器人的零力矩点移动路径和重心移动路径，获取零力矩点偏移重心设定阀值处的转动角度，定义为第N单转角。4.根据权利要求2所述的一种智能人形机器人控制方法，其特征在于，所述双肢体转动数据组为两个肢体同时转动时，所包括的若干第N双转动速度和对应的第N双转角；所述三肢体转动数据组为三个肢体同时转动时，所述包括的若干的第N三转动速度和对应的第N三转角；所述第N三转角和第N双转角的获取方法与第N单转角的获取方法相同。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚炯，王中山，孙彦博，
申请(专利权)人：全爱科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：