一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及教学机器人管理技术领域，具体为一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控系统及方法，包括分别对每一视频影像序列集合内各视频影像序列中的教学对象进行教学状态数据的识别提取；分别对在每一视频影像序列集合内每一视频影像序列中存在的所有教学状态数据进行梳理分析，分别对在每一视频影像序列中出现趋向性状态调整现象的动作节点进行捕捉识别，对教学机器人在展示每一种目标教学任务下对应的教学动作序列的过程中需进行示教点调整的动作节点进行判断识别；分别对各子教学动作序列提取教学状态数据的涵盖范围；辅助教学机器人在投入正式使用阶段后，可基于所展示的任务教学活动进行示教点的适配性调整。的任务教学活动进行示教点的适配性调整。的任务教学活动进行示教点的适配性调整。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控系统及方法


[0001]本专利技术涉及教学机器人管理
，具体为一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控系统及方法。

技术介绍

[0002]教学用机器人是一种适合大中专学生的具有开放式特征的实训实验平台，是多种高科技的融合，可以完成电工、电子、单片机、机械设计、传感器、人工智能、机电控制、数字信号处理等许多课程的几百个实训实验。模糊控制、行为控制、人工智能、机器人学、多生命体、导盲机器人、智能家用电器等学科领域在实训实验中可以都得到更好理解和掌握，从而更好的使学生的综合能力得以提高。
[0003]教学机器人的作用主要以展示机械结构、运动特征和功能关系为主，相对于工业机器人，具有它的特殊性：首先，一台教学机器人相当于一个试验平台，要能显示多种运动性能，因此，应用环境广泛，功能多样；其次，其制造加上精度略低于工业机器人，且性价比高；另外，教学机器人体积小，重量轻；对此，专用性强的工业机器人的研制方法不能满足这样的要求；对于教学机器人而言，通常适用于多人场景下的教学，若是教学机器人能够主动适用于活动现场的大多数人，能很大程度上利于教学效率的提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控方法，方法包括：
[0006]步骤S100：对投入测试阶段的教学机器人，在开展每一次任务教学活动时进行全程视频拍摄记录并存储，得到教学机器人在测试阶段每一次任务教学活动的视频影像序列；分别在每一视频影像序列中，识别提取教学机器人按照时间顺序呈现出的教学动作序列，基于教学动作序列锁定每一视频影像序列中教学机器人对应的目标教学任务；
[0007]步骤S200：将在测试阶段得到的所有视频影像序列基于对应目标教学任务的不同，进行分类整理，得到若干个视频影像序列集合；其中，一个视频影像序列集合汇集了在一种目标教学任务下产生的所有任务教学活动的视频影像序列；分别对每一视频影像序列集合内各视频影像序列中的教学对象进行教学状态数据的识别提取；
[0008]步骤S300：分别对在每一视频影像序列集合内每一视频影像序列中存在的所有教学状态数据进行梳理分析，分别对在每一视频影像序列中出现趋向性状态调整现象的动作节点进行捕捉识别，基于在每一视频影像序列集合内每一视频影像序列中出现趋向性状态调整现象的动作节点之间的分布情况，对教学机器人在展示每一种目标教学任务下对应的教学动作序列的过程中需进行示教点调整的动作节点进行判断识别；
[0009]步骤S400：分别将每一种目标教学任务下对应的教学动作序列基于若干需进行示
教点调整的动作节点进行序列划分，得到若干段子教学动作序列；分别对各子教学动作序列提取教学状态数据的涵盖范围；
[0010]步骤S500：将各目标教学任务下的教学动作序列所对应的若干教学状态数据涵盖范围输送至教学机器人终端；结合若干教学状态数据涵盖范围，辅助教学机器人在投入正式使用阶段后，可基于所展示的任务教学活动进行示教点的适配性调整。
[0011]进一步的，步骤S200包括：
[0012]步骤S201：获取每一视频影像序列集合内所有视频影像序列中教学机器人按照时间顺序呈现出的教学动作序列：{act1→
act2→…→
act
n
}；其中，act1、act2、
…
、act
n
分别表示在每一视频影像序列集合内所有视频影像序列中教学机器人按照时间顺序呈现出的第1、2、
…
、n个教学动作；基于每一视频影像序列集合内的每一视频影像序列，通过虚拟现实技术获取对应每一视频影像序列的任务教学活动现场模型；
[0013]步骤S202：基于每一视频影像序列、对应每一视频影像序列的任务教学活动现场模型、每一视频影像序列中对应的教学动作序列，捕捉提取每一视频影像序列中各教学对象于教学机器人在展示对应教学动作序列内各个教学动作时所对应的教学状态数据；其中，对每一视频影像序列中的每一个教学对象于教学机器人在每展示一个教学动作时对应捕捉提取一个教学状态数据；其中，教学状态数据包括教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据、教学对象相对于教学机器人所处示教点的距离数据。
[0014]进一步的，获取教学状态数据中教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据、教学对象相对于教学机器人的距离数据时包括以下步骤：
[0015]步骤S203：以教学对象的左眼或右眼为第一基点，以教学机器人在展示当前教学动作时的机械部位为第二基准点；其中，当教学机器人在展示相应教学动作时的涉及的机械部位个数N≥2时，捕捉N个机械部位之间构成的最小区域面积，将最小区域面积的中点位置作为第二基准点；
[0016]步骤S204：以第二基准点为原点，获取第一基点相较于第二基点的方位数据，将方位数据作为教学状态数据中教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据；以第一基点与第二基点之间的距离数据作为教学状态数据中教学对象相对于教学机器人的距离数据。
[0017]进一步的，步骤S300包括：
[0018]步骤S301：分别在各视频影像序列集合中，对每一视频影像序列中的每一教学对象计算教学机器人在展示每两个相邻教学动作时存在的状态变动值：alter(act
i
→
act
i+1
)＝|Dire(act
i+1
)
‑
Dire(act
i
)|*|Distance(act
i+1
)
‑
Distance(act
i
)|；其中，alter(act
i
→
act
i+1
)表示教学对象在教学机器人展示任意两个相邻教学动作act
i
与act
i+1
时存在的状态变动值；其中，Dire(act
i
)、Dire(act
i+1
)分别表示教学对象在教学机器人展示教学动作act
i
、act
i+1
时对应教学状态数据中的方位数据；其中，Distance(act
i
)、Distance(act
i+1
)分别表教学对象在教学机器人展示教学动作act
i
、act
i+1
时对应教学状态数据中的距离数据；
[0019]步骤S302：设置状态变动阈值，对每一视频影像序列中每一教学对象于教学机器人在展示每两个相邻教学动作时存在的状态变动值进行遍历；若在某一视频影像序列中，捕捉到在教学机器人展示任意两个相邻教学动作act
i
与act
i+1
时，出现状态变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S100：对投入测试阶段的教学机器人，在开展每一次任务教学活动时进行全程视频拍摄记录并存储，得到所述教学机器人在测试阶段每一次任务教学活动的视频影像序列；分别在每一视频影像序列中，识别提取所述教学机器人按照时间顺序呈现出的教学动作序列，基于所述教学动作序列锁定所述每一视频影像序列中教学机器人对应的目标教学任务；步骤S200：将在测试阶段得到的所有视频影像序列基于对应目标教学任务的不同，进行分类整理，得到若干个视频影像序列集合；其中，一个视频影像序列集合汇集了在一种目标教学任务下产生的所有任务教学活动的视频影像序列；分别对每一视频影像序列集合内各视频影像序列中的教学对象进行教学状态数据的识别提取；步骤S300：分别对在每一视频影像序列集合内每一视频影像序列中存在的所有教学状态数据进行梳理分析，分别对在所述每一视频影像序列中出现趋向性状态调整现象的动作节点进行捕捉识别，基于在每一视频影像序列集合内每一视频影像序列中出现趋向性状态调整现象的动作节点之间的分布情况，对教学机器人在展示每一种目标教学任务下对应的教学动作序列的过程中需进行示教点调整的动作节点进行判断识别；步骤S400：分别将每一种目标教学任务下对应的教学动作序列基于若干需进行示教点调整的动作节点进行序列划分，得到若干段子教学动作序列；分别对各子教学动作序列提取教学状态数据的涵盖范围；步骤S500：将各目标教学任务下的教学动作序列所对应的若干教学状态数据涵盖范围输送至教学机器人终端；结合所述若干教学状态数据涵盖范围，辅助教学机器人在投入正式使用阶段后，可基于所展示的任务教学活动进行示教点的适配性调整。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控方法，其特征在于，所述步骤S200包括：步骤S201：获取所述每一视频影像序列集合内所有视频影像序列中教学机器人按照时间顺序呈现出的教学动作序列：{act1→
act2→…→
act
n
}；其中，act1、act2、
…
、act
n
分别表示在所述每一视频影像序列集合内所有视频影像序列中教学机器人按照时间顺序呈现出的第1、2、
…
、n个教学动作；基于所述每一视频影像序列集合内的每一视频影像序列，通过虚拟现实技术获取对应所述每一视频影像序列的任务教学活动现场模型；步骤S202：基于每一视频影像序列、对应所述每一视频影像序列的任务教学活动现场模型、所述每一视频影像序列中对应的教学动作序列，捕捉提取所述每一视频影像序列中各教学对象于教学机器人在展示对应教学动作序列内各个教学动作时所对应的教学状态数据；其中，对所述每一视频影像序列中的每一个教学对象于教学机器人在每展示一个教学动作时对应捕捉提取一个教学状态数据；其中，所述教学状态数据包括教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据、教学对象相对于教学机器人所处示教点的距离数据。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控方法，其特征在于，获取所述教学状态数据中教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据、教学对象相对于所述教学机器人的距离数据时包括以下步骤：步骤S203：以所述教学对象的左眼或右眼为第一基点，以所述教学机器人在展示当前教学动作时的机械部位为第二基准点；其中，当教学机器人在展示相应教学动作时的涉及
的机械部位个数N≥2时，捕捉N个机械部位之间构成的最小区域面积，将所述最小区域面积的中点位置作为所述第二基准点；步骤S204：以所述第二基准点为原点，获取所述第一基点相较于所述第二基点的方位数据，将所述方位数据作为所述教学状态数据中教学对象相对于教学机器人所处示教点的方位数据；以所述第一基点与所述第二基点之间的距离数据作为所述教学状态数据中教学对象相对于所述教学机器人的距离数据。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的教学机器人智能调控方法，其特征在于，所述步骤S300包括：步骤S301：分别在各视频影像序列集合中，对每一视频影像序列中的每一教学对象计算教学机器人在展示每两个相邻教学动作时存在的状态变动值：alter(act
i
→
act
i+1
)＝|Dire(act
i+1
)
‑
Dire(act
i
)|*|Distance(act
i+1
)
‑
Distance(act
i
)|；其中，alter(act
i
→
act
i+1
)表示教学对象在教学机器人展示任意两个相邻教学动作act
i
与act
i+1
时存在的状态变动值；其中，Dire(act
i
)、Dire(act
i+1
)分别表示教学对象在教学机器人展示教学动作act
i
、act
i+1
时对应教学状态数据中的方位数据；其中，Distance(act
i
)、Dis...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健飞，郭孔济，廖万城，
申请(专利权)人：广州冠科技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：