專利名稱：機器人遙操作預(yù)測方法和遙操作預(yù)測平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，特別涉及一種機器人遙操作預(yù)測方法和遙操作預(yù)測平臺。
背景技術(shù)：
遙操作是機器人應(yīng)用的一個重要技術(shù)，通過遙操作平臺，操作人員可以監(jiān)視和控制遠方 機器人完成各種作業(yè)任務(wù)，從而使機器人能夠代替人類在一些無法觸及的、甚至是一些危及 人類健康或生命安全的環(huán)境下完成各種任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)時延的存在為遙操作系統(tǒng)的感知和控制帶 來了許多問題，網(wǎng)絡(luò)時延能夠?qū)е孪到y(tǒng)的不穩(wěn)定，從而嚴重降低系統(tǒng)的操作性能。
預(yù)測是遙操作系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。預(yù)測可以克服遙操作系統(tǒng)中的時延影響，對操作 員有很好的指導(dǎo)和指示作用，提高系統(tǒng)的可操作性。預(yù)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)機器人的運動學(xué)和動 力學(xué)仿真，并且可以實現(xiàn)仿人型機器人實時碰撞檢測，可以實現(xiàn)由遙操作者發(fā)出的操作命令 的預(yù)測顯示。但此類系統(tǒng)存在以下缺點只能進行命令的預(yù)測，沒有現(xiàn)場傳感器信號，沒有 機器人實時運行信息的補償。
現(xiàn)有技術(shù)提出了一種基于時間和位置的預(yù)測顯示方式，系統(tǒng)根據(jù)當前狀態(tài)和反饋軌跡， 根據(jù)當前狀態(tài)下的時延，對系統(tǒng)狀態(tài)進行預(yù)測，并以圖形的方式顯示給操作員，提高了系統(tǒng) 的操作性和穩(wěn)定性。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)至少具有以下缺點-
反饋信息中只包括位置信息，但是對于機器人，特別是多自由度的仿人型機器人，只有 位置信息的補償是不能全面反映機器人的運行情況的。

發(fā)明內(nèi)容
為了全面反映機器人的運行情況，本發(fā)明實施例提供了一種機器人遙操作預(yù)測方法和遙 操作預(yù)測平臺，具體的技術(shù)方案如下
一種機器人遙操作預(yù)測方法，所述方法包括 接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；
利用所述反饋數(shù)據(jù)標定所述機器人的預(yù)測模型。一種遙操作預(yù)測平臺，所述遙操作平臺包括
接收模塊，用于接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；
標定模塊，用于利用所述反饋數(shù)據(jù)標定所述機器人的預(yù)測模型。 本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案的有益效果是
通過將機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)、位姿數(shù)據(jù)同時反饋給遙操作預(yù)測平臺，并將機器人運行每 個周期的多次實際測量得到的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)、位姿數(shù)據(jù)分別擬合為曲線，對同一數(shù)據(jù)的多條曲 線在同一時刻的數(shù)據(jù)值取均值，得到各個數(shù)據(jù)的標定值，根據(jù)標定值進行步態(tài)組合，得到機 器人的預(yù)測模型，并生成預(yù)測運動圖像，全面反映了機器人的運行情況，完成遙操作預(yù)測。


圖1是本發(fā)明實施例1中提供的機器人遙操作預(yù)測方法的流程圖2是本發(fā)明實施例2中提供的仿人型機器人行走遙操作預(yù)測方法的流程圖3是本發(fā)明實施例3中提供的遙操作預(yù)測平臺的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實施例3中提供的標定模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進 一步地詳細描述。 實施例1
參見圖l,本發(fā)明實施例提供了一種機器人遙操作預(yù)測方法，包括
步驟101:接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；
步驟102:利用該反饋數(shù)據(jù)標定該機器人的預(yù)測模型。
步驟101中具體包括
接收該機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)；
關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)具體為該機器人的各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的角度，為機器人運行 時實時測量得到；機器人運行一個周期，各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向分別形成關(guān)節(jié)角角 度-時間曲線；
位姿數(shù)據(jù)具體為該機器人的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，為機器人運行時實時檢測得到；位置 數(shù)據(jù)為該機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸的投影，機器人運行一個周期，各個坐標 軸的投影分別形成位置-時間曲線姿態(tài)數(shù)據(jù)為該機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度，機器人 運行一個周期，機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度分別形成姿 態(tài)角度-時間曲線。
步驟102具體包括
將關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)分別取均值，根據(jù)求得的均值進行該機器人的步態(tài)組合，得到 機器人的預(yù)測模型。
將關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)取均值，包括
同一關(guān)節(jié)角在同一自由度方向上形成的N條關(guān)節(jié)角角度-時間曲線，同一時刻的關(guān)節(jié)角角
度取均值，形成一條關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，N為正整數(shù)；
使用相同的方法計算機器人各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的關(guān)節(jié)角角度均值-時間 曲線。
將位姿數(shù)據(jù)取均值，包括將位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)分別取均值； 將位置數(shù)據(jù)取均值包括
機器人的重心在同一坐標軸上的投影形成的N條位置-時間曲線，同一時刻的位置數(shù)據(jù)取 均值，形成一條位置均值-時間曲線；
使用相同的方法計算機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸上的投影的位置均值-時 間曲線；
將姿態(tài)數(shù)據(jù)取均值，包括
機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的同一坐標軸旋轉(zhuǎn)形成的N條姿態(tài)角度-時間曲 線，同一時刻的姿態(tài)角度取均值，形成一條姿態(tài)角度均值-時間曲線；
使用相同的方法計算機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角 度均值-時間曲線。
進一歩地，根據(jù)求得的均值進行機器人的步態(tài)組合，包括
根據(jù)關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線、位置均值-時間曲線和姿態(tài)角度均值-時間曲線，進行機 器人的步態(tài)組合。
本發(fā)明實施例通過將關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)同時反饋給遙操作預(yù)測平臺，并將多次實際 測量得到的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)進行取均值，位姿數(shù)據(jù)取均值，根據(jù)求得的均值進行步態(tài)組合，得到 機器人的預(yù)測模型，并生成預(yù)測運動圖像，全面反映了機器人的運行情況，完成遙操作預(yù)測。
實施例2本實施例以仿人型機器人行走為例，對機器人遙操作預(yù)測方法進行詳細地闡述 將機器人行走過程分為3種步伐狀態(tài)，分別為-步伐狀態(tài)l:雙腳并排直立； 步伐狀態(tài)2:左腳在前右腳在后； 步伐狀態(tài)3:右腳在前左腳在后。
以上3種步伐狀態(tài)相互轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生6種步態(tài)模式-步態(tài)模式1:左腳邁步開始行走為狀態(tài)1一>狀態(tài)2; 步態(tài)模式2:右腳邁步開始行走為狀態(tài)1一>狀態(tài)3; 歩態(tài)模式3:左腳邁步前進為狀態(tài)3—>狀態(tài)2; 步態(tài)模式4:右腳邁步前進為狀態(tài)2—>狀態(tài)3; 步態(tài)模式5:左腳收腳結(jié)束為狀態(tài)3—>狀態(tài)1; 步態(tài)模式6:右腳收腳結(jié)束為狀態(tài)2—>狀態(tài)1 。 以上6種步態(tài)模式可以組合出機器人的任意步行過程。 參見圖2，機器人遙操作預(yù)測方法包括
步驟201:制作遙操作預(yù)測平臺，其中包括機器人作業(yè)場景的三維模型和數(shù)據(jù)處理模塊; 機器人作業(yè)場景的模型主要為兩種環(huán)境模型和機器人模型。
(1) 環(huán)境模型使用三維建模軟件制作結(jié)構(gòu)已知的機器人作業(yè)場所中的環(huán)境模型，該環(huán) 境模型具有與實際物體相同的外形特征和位置關(guān)系，可以實現(xiàn)全視角觀察；
(2) 機器人模型使用三維建模軟件制作機器人模型，該模型具有與機器人相同的外形 幾何特征及自由度設(shè)置，滿足仿人型機器人多連桿結(jié)構(gòu)運動學(xué)的約束條件。
步驟202:在機器人作業(yè)現(xiàn)場安裝紅外攝像頭、在機器人身體的各個典型位置設(shè)定標點 (用于運動捕獲系統(tǒng))、在機器人身體的各關(guān)節(jié)角安裝角度傳感器；
其中，紅外攝像頭用于識別并向遙操作預(yù)測平臺傳輸機器人的位置數(shù)據(jù)、以及識別并向 遙操作預(yù)測平臺傳輸機器人的姿態(tài)數(shù)據(jù)；在這里，位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)可以統(tǒng)稱為位姿數(shù)據(jù)。
不僅限于使用紅外攝像頭，其他可以達到相同效果的儀器均能夠使用。
這里，紅外攝像頭捕獲在機器人身體上各個典型位置的標點，將所捕獲的圖像傳送給遙 操作預(yù)測平臺，運動捕獲系統(tǒng)在遙操作預(yù)測平臺上準確重現(xiàn)機器人的位置和姿態(tài)。
角度傳感器測量包括機器人每條腿部的6個關(guān)節(jié)角和每條手臂的6個關(guān)節(jié)角，腿部自由 度分布如下髖關(guān)節(jié)3個、膝關(guān)節(jié)1個、踝關(guān)節(jié)2個；手臂自由度分布如下肩關(guān)節(jié)3個、
肘關(guān)節(jié)2個、腕關(guān)節(jié)1個。至此，準備工作完成。
歩驟203:機器人在作業(yè)環(huán)境下開始步行，遙操作預(yù)測開始；
其中，使用設(shè)定好的初始化數(shù)據(jù)確定機器人模型及其環(huán)境模型的初始位置，以及機器人 模型的各關(guān)節(jié)的初始角度。
步驟204:遙操作者在遙操作預(yù)測平臺上發(fā)出操作命令，數(shù)據(jù)處理模塊接收操作命令， 并將操作命令進行解釋，生成預(yù)測軌跡數(shù)據(jù)；使用預(yù)測軌跡數(shù)據(jù)驅(qū)動三維模型中的機器人模 型和環(huán)境模型，構(gòu)成三維虛擬場景。此場景能夠顯示機器人執(zhí)行遙操作者發(fā)出命令的預(yù)測圖 像，實現(xiàn)運動學(xué)和動力學(xué)仿真；
步驟205:機器人實際執(zhí)行遙操作者發(fā)出的操作命令進行步行，機器人作業(yè)現(xiàn)場安裝的 紅外攝像頭工作，將檢測到的圖像傳輸給遙操作預(yù)測平臺，機器人本身的角度傳感器實時測 量各關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)，傳輸給遙操作預(yù)測平臺；
其中，位置數(shù)據(jù)具體為仿人型機器人行走過程中的重心相對于機器人出發(fā)時的重心的相 對位置坐標；機器人出發(fā)時的重心位置，作為位置數(shù)據(jù)的坐標系原點，按照右手法則建立三 維坐標系的x、 y、 z軸。
姿態(tài)數(shù)據(jù)具體為仿人型機器人行走過程中的姿態(tài)，可以用機器人圍繞以重心為原點的三 維坐標系的各個坐標軸(xl、 yl、 zl軸)旋轉(zhuǎn)的角度來表示。
步驟206:數(shù)據(jù)處理模塊將接收到的機器人運行一個周期的位置數(shù)據(jù)在x軸投影的坐標 值、在y軸投影的坐標值、在z軸投影的坐標值分別形成三條位置-時間曲線；將接收到的機 器人運行一個周期的姿態(tài)數(shù)據(jù)在圍繞以機器人重心為原點的xl軸的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角度、 在圍繞以機器人重心為原點的yl軸的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角度、在圍繞以機器人重心為原點的
Zl軸的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的角度分別形成三條姿態(tài)角度-時間曲線；將機器人運行一個周期的每 個關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)各個自由度的關(guān)節(jié)角度分別形成關(guān)節(jié)角角度-時間曲線；
這里以機器人重心為原點的xl、 yl、 zl軸組成的三維坐標系同樣符合右手法則。 步驟207:將步驟203至步驟206重復(fù)進行N次，N為大于等于2的正整數(shù)，N的值越 大，越能夠反映理想情況；
步驟208:將位置數(shù)據(jù)在x軸投影的坐標值的N條位置-時間曲線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù) 點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條x軸的位置均值-時間曲線，M為正整數(shù)，M越大 越能夠反映理想情況；位置數(shù)據(jù)在y軸投影的坐標值的N條位置-時間曲線，選擇相同時刻的 數(shù)據(jù)點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條y軸的位置均值-時間曲線；位置數(shù)據(jù)在z軸投 影的坐標值的N條位置-時間曲線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù)點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條z軸的位置均值-時間曲線；將x軸、y軸、z軸的位置均值-時間曲線映射到坐標系中， 便是機器人的位置均值-時間曲線。
將姿態(tài)數(shù)據(jù)在圍繞以機器人重心為原點的xl軸的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的N條姿態(tài)角度-時間 的曲線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù)點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條圍繞xl軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài) 角度均值-時間曲線；姿態(tài)數(shù)據(jù)在圍繞以機器人重心為原點的yl軸的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的N條 姿態(tài)角度-時間曲線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù)點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條圍繞yl 軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角度均值-時間的曲線；姿態(tài)數(shù)據(jù)在圍繞以機器人重心為原點的zl軸的逆時針 方向旋轉(zhuǎn)的N條姿態(tài)角度-時間的曲線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù)點做均值，M個時刻的數(shù)據(jù)均 值形成一條圍繞zl軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角度均值-時間曲線；將xl軸、yl軸、zl軸的姿態(tài)角度均 值-時間曲線映射到坐標系中，便是機器人的姿態(tài)角度均值-時間曲線。
機器人的位置均值-時間曲線和姿態(tài)角度均值-時間曲線統(tǒng)稱為機器人的位姿均值-時間曲
線；
關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)曲線的處理，以其中一條腿的膝關(guān)節(jié)為例，其他各關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)的處理方法
基本相同
由于膝關(guān)節(jié)只有一個自由度，所以膝關(guān)節(jié)在其唯一的自由度方向上的N條關(guān)節(jié)角角度曲 線，選擇相同時刻的數(shù)據(jù)點做均值，L個時刻的數(shù)據(jù)均值形成一條膝關(guān)節(jié)在該自由度方向上 的關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，L為正整數(shù)，L的值越大，越能夠反映理想情況。
其他的關(guān)節(jié)角按照各自的自由度個數(shù)，形成關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的關(guān)節(jié)角角度 均值-時間曲線，例如，踝關(guān)節(jié)具有2個自由度，那么踝關(guān)節(jié)需要計算形成2個自由度方向上 的關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，依次類推。
步驟209:根據(jù)位姿均值-時間曲線和各個關(guān)節(jié)角在其各自由度的關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲 線，進行機器人的步態(tài)組合，得到機器人的預(yù)測模型；
步驟210:使用均值-時間曲線(位姿均值-時間曲線、關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線)中的 數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬場景中的各個模型，生成機器入實際執(zhí)行命令的預(yù)測運動圖像；
其中，由于機器人工作場景的結(jié)構(gòu)化特點，可以認為均值-時間曲線中的數(shù)據(jù)趨近于機器 人實際行走的位姿數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)。
另外，對于機器人打太極拳的情況，由于打太極拳本身為固定的規(guī)劃模塊，因此將打太 極拳視為一個整體，采集打太極拳整個過程的位置數(shù)據(jù)曲線和關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)曲線，將多次采集 的數(shù)據(jù)的均值曲線作為機器人打太極拳的標定。
本發(fā)明實施例通過將關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)同時反饋給遙操作預(yù)測平臺，并將多次實際測量得到的關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)進行取均值，位姿數(shù)據(jù)取均值，得到機器人的預(yù)測模型，并 生成預(yù)測運動圖像，全面反映了機器人的運行情況，完成遙操作預(yù)測。
實施例3
參見圖3，本發(fā)明實施例提供了一種遙操作預(yù)測平臺，包括
接收模塊301，用于接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；
標定模塊302，用于利用反饋數(shù)據(jù)標定機器人的預(yù)測模型。
接收模塊301具體用于
接收該機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)；
關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)具體為該機器人的各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的角度，為機器人運行 時實時測量得到；機器人運行一個周期，各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向分別形成關(guān)節(jié)角角 度-時間曲線；
位姿數(shù)據(jù)具體為該機器人的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，為機器人運行時實時檢測得到；位置 數(shù)據(jù)為該機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸的投影，機器人運行一個周期，各個坐標 軸的投影分別形成位置-時間曲線；
姿態(tài)數(shù)據(jù)為該機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度，機器人 運行一個周期，機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度分別形成姿 態(tài)角度-時間曲線。
參見圖4，標定模塊302具體包括
標定單元302A，用于將關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)分別取均值；
預(yù)測單元302B，用于根據(jù)求得的均值進行該機器人的步態(tài)組合，得到機器人的預(yù)測模型。
標定單元302A具體用于
將關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)取均值，包括；
同一關(guān)節(jié)角在同一自由度方向上形成的N條關(guān)節(jié)角角度-時間曲線，同一時刻的關(guān)節(jié)角角 度取均值，形成一條關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，N為正整數(shù)；
使用相同的方法計算機器人各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的關(guān)節(jié)角角度均值-時間 曲線。
將位姿數(shù)據(jù)取均值，包括將位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)分別取均值； 將位置數(shù)據(jù)取均值包括
機器人的重心在同一坐標軸上的投影形成的N條位置-時間曲線，同一時刻的位置數(shù)據(jù)取均值，形成一條位置均值-時間曲線；
使用相同的方法計算機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸上的投影的位置均值-時 間曲線；
將姿態(tài)數(shù)據(jù)取均值，包括
機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的同一坐標軸旋轉(zhuǎn)形成的N條姿態(tài)角度-時間曲 線，同一時刻的姿態(tài)角度取均值，形成一條姿態(tài)角度均值-時間曲線；
使用相同的方法計算機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角 度均值-時間曲線。
進一步地，根據(jù)求得的均值進行機器人的步態(tài)組合，包括
根據(jù)關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線、位置均值-時間曲線和姿態(tài)角度均值-時間曲線，進行機
器人的步態(tài)組合。
遙操作預(yù)測平臺為全視角觀察平臺。
本發(fā)明實施例通過將關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)同時反饋給遙操作預(yù)測平臺，并將多次 實際測量得到的關(guān)節(jié)角角度數(shù)據(jù)進行取均值，位姿數(shù)據(jù)取均值，得到機器人的預(yù)測模型，并 生成預(yù)測運動圖像，全面反映了機器人的運行情況，完成遙操作預(yù)測。
本發(fā)明實施例可以利用軟件實現(xiàn)，相應(yīng)的軟件程序可以存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，例 如，路由器的硬盤、緩存或光盤中。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之 內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種機器人遙操作預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；利用所述反饋數(shù)據(jù)標定所述機器人的預(yù)測模型。
2、 如權(quán)利要求1所述的機器人遙操作預(yù)測方法，其特征在于，所述接收反饋數(shù)據(jù)具體包括接收所述機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)；所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)具體為所述機器人的各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的角度，為所述 機器人運行時實時測量得到；所述機器人運行一個周期，所述各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方 向分別形成關(guān)節(jié)角角度-時間曲線；所述位姿數(shù)據(jù)具體為所述機器人的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，為所述機器人運行時實時檢測 得到；所述位置數(shù)據(jù)為所述機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸的投影，所述機器人運 行一個周期，所述各個坐標軸的投影分別形成位置-時間曲線；所述姿態(tài)數(shù)據(jù)為所述機器人圍 繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度，所述機器人運行一個周期，所述機 器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度分別形成姿態(tài)角度-時間曲線。
3、 如權(quán)利要求2所述的機器人遙操作預(yù)，方法，其特征在于，所述利用所述反饋數(shù)據(jù)標 定所述機器人的預(yù)測模型，具體包括將所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和所述位姿數(shù)據(jù)分別取均值，根據(jù)所述均值進行所述機器人的步態(tài)組 合，得到所述機器人的預(yù)測模型。
4、 如權(quán)利要求3所述的機器人遙操作預(yù)測方法，其特征在于，將所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)取均值， 包括同一關(guān)節(jié)角在同一 自由度方向上形成的N條所述關(guān)節(jié)角角度-時間曲線，同一時刻的關(guān)節(jié) 角角度取均值，形成一條關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，N為正整數(shù)；使用相同的方法計算所述機器人各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線。
5、 如權(quán)利要求3所述的機器人遙操作預(yù)測方法，其特征在于，將所述位姿數(shù)據(jù)取均值，包括將所述位置數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)數(shù)據(jù)分別取均值； 將所述位置數(shù)據(jù)取均值包括所述機器人的重心在同一坐標軸上的投影形成的N條所述位置-時間曲線，同一時刻的位 置數(shù)據(jù)取均值，形成一條位置均值-時間曲線；使用相同的方法計算所述機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸上的投影的位置均值 -時間曲線；將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)取均值包括所述機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的同一坐標軸旋轉(zhuǎn)形成的N條姿態(tài)角度-時 間曲線，同一時刻的姿態(tài)角度取均值，形成一條姿態(tài)角度均值-時間曲線；使用相同的方法計算所述機器人圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的姿 態(tài)角度均值-時間曲線。
6、 如權(quán)利要求3所述的機器人遙操作預(yù)測方法，其特征在于，所述根據(jù)所述均值進行所 述機器人的步態(tài)組合，包括根據(jù)所述關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線、所述位置均值-時間曲線和所述姿態(tài)角度均值-時間 曲線，進行所述機器人的步態(tài)組合。
7、 一種遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述遙操作平臺包括 接收模塊，用于接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；標定模塊，用于利用所述反饋數(shù)據(jù)標定所述機器人的預(yù)測模型。
8、 如權(quán)利要求7所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述接收模塊具體用于 接收所述機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)；所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)具體為所述機器人的各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的角度，為所述 機器人運行時實時測量得到；所述機器人運行一個周期，所述各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方 向分別形成關(guān)節(jié)角角度-時間曲線；所述位姿數(shù)據(jù)具體為所述機器人的位置數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)，為所述機器人運行時實時檢測 得到；所述位置數(shù)據(jù)為所述機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸的投影，所述機器人運行一個周期，所述各個坐標軸的投影分別形成位置-時間曲線；所述姿態(tài)數(shù)據(jù)為所述機器人圍 繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度，所述機器人運行一個周期，所述圍 繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的角度分別形成姿態(tài)角度-時間曲線。
9、 如權(quán)利要求7所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述標定模塊具體包括 標定單元，用于將所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和所述位姿數(shù)據(jù)分別取均值；預(yù)測單元，用于根據(jù)所述均值進行所述機器人的步態(tài)組合，得到所述機器人的預(yù)測模型。
10、 如權(quán)利要求9所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述標定單元具體用于 將所述關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)取均值，包括同一關(guān)節(jié)角在同一自由度方向上形成的N條所述關(guān)節(jié)角角度-時間曲線，同一時刻的關(guān)節(jié) 角角度取均值，形成一條關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線，N為正整數(shù)；使用相同的方法計算所述機器人各個關(guān)節(jié)角在其各個自由度方向上的關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線。
11、 如權(quán)利要求9所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述標定單元具體用于 將所述位置數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)數(shù)據(jù)分別取均值； 將所述位置數(shù)據(jù)取均值包括所述機器人的重心在同一坐標軸上的投影形成的N條所述位置-時間曲線，同一時刻的位 置數(shù)據(jù)取均值，形成一條位置均值-時間曲線；使用相同的方法計算所述機器人的重心在三維坐標系的各個坐標軸上的投影的位置均值 -時間曲線；將所述姿態(tài)數(shù)據(jù)取均值包括所述機器人圍繞以重心為原點的坐標系的同一坐標軸旋轉(zhuǎn)形成的N條姿態(tài)角度-時間曲 線，同一時刻的姿態(tài)角度取均值，形成一條姿態(tài)角度均值-時間曲線；使用相同的方法計算所述圍繞以重心為原點的三維坐標系的各個坐標軸旋轉(zhuǎn)的姿態(tài)角度 均值-時間曲線。
12、 如權(quán)利要求9所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述預(yù)測模塊用于 根據(jù)所述關(guān)節(jié)角角度均值-時間曲線、所述位置均值-時間曲線和所述姿態(tài)角度均值-時間曲線進行所述機器人的步態(tài)組合，得到所述機器人的預(yù)測模型。
13、如權(quán)利要求7所述的遙操作預(yù)測平臺，其特征在于，所述遙操作預(yù)測平臺為全視角 觀察平臺。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供了一種機器人遙操作預(yù)測方法和遙操作預(yù)測平臺，屬于機器人領(lǐng)域。所述方法包括接收機器人的反饋數(shù)據(jù)；利用所述反饋數(shù)據(jù)標定所述機器人的預(yù)測模型。所述遙操作預(yù)測平臺包括接收模塊和標定模塊。本發(fā)明實施例通過將機器人的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)和位姿數(shù)據(jù)同時反饋給遙操作預(yù)測平臺，并將多次實際測量得到的關(guān)節(jié)角數(shù)據(jù)分別取均值，位姿數(shù)據(jù)分別取均值，得到機器人的預(yù)測運動圖像，全面反映了機器人的運行情況，完成遙操作預(yù)測。
文檔編號B25J5/00GK101434066SQ200810224559
公開日2009年5月20日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者盧月品, 乾 徐, 敏 李, 李科杰, 強 黃 申請人:北京理工大學(xué)