一種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，負(fù)載機(jī)器人由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向，其特征在于：冰雪雕塑設(shè)置于負(fù)載機(jī)器人上方，通過(guò)Kinect體感傳感器獲取人的手臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化并轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，前述控制信號(hào)傳送至負(fù)載機(jī)器人的控制單元，控制單元控制負(fù)載機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】—種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冰雕、雪雕是北方冰雪文化藝術(shù)最重要形式。多年以來(lái)，冰雕、雪雕都是利用冰塊或雪塊雕塑而成的靜態(tài)觀賞作品，輔以燈光等裝飾，增強(qiáng)美感。這種傳統(tǒng)文化藝術(shù)形式的缺點(diǎn)是不具備任何與觀賞者互動(dòng)的功能。目前的冰雕、雪雕作品都沒(méi)有與現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)以及多種先進(jìn)的人機(jī)交互技術(shù)相結(jié)合，尤其是沒(méi)有與地面移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，形成互動(dòng)的新型的、動(dòng)態(tài)的、能夠與人互動(dòng)的藝術(shù)類型。
[0003]目前，地面移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人的主要類型之一。地面移動(dòng)機(jī)器人在軍事、運(yùn)輸及家庭服務(wù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。工業(yè)運(yùn)輸機(jī)器人AGV (Automated Guided Vehicle)是輪式地面移動(dòng)機(jī)器人的一種，這種機(jī)器人能夠負(fù)載貨物，利用磁導(dǎo)航、光學(xué)導(dǎo)航(巡線)、衛(wèi)星導(dǎo)航以及其他導(dǎo)航方式按照設(shè)計(jì)好的路徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者多個(gè)同類機(jī)器人配合在工廠等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中完成一定的運(yùn)載任務(wù)。美國(guó)、日本、德國(guó)、瑞士、中國(guó)等在此類移動(dòng)機(jī)器人研究和應(yīng)用方面有許多成功的案例。但目前的運(yùn)輸機(jī)器人的應(yīng)用只限于工業(yè)領(lǐng)域，沒(méi)有與藝術(shù)、文化、娛樂(lè)等領(lǐng)域融合，拓展應(yīng)用范圍。
[0004]Kinect是一種3D體感攝影機(jī)，同時(shí)它導(dǎo)入了即時(shí)動(dòng)態(tài)捕捉、影像辨識(shí)、麥克風(fēng)輸入、語(yǔ)音辨識(shí)、社群互動(dòng)等功能。它是一種新型的人機(jī)交互系統(tǒng)，也是一種新的體態(tài)感知傳感器，其應(yīng)用領(lǐng)域很廣，如虛擬試衣鏡、3D建模、虛擬樂(lè)器、虛擬娛樂(lè)以及機(jī)械控制等。目前，日本借助其先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)，科學(xué)家應(yīng)用Kinect傳感器對(duì)機(jī)器人實(shí)時(shí)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，獲得一定成效，證明了用Kinect傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的控制方法是可行的。美國(guó)已經(jīng)將Kinect應(yīng)用于軍事戰(zhàn)地巡邏機(jī)器人上，Kinect實(shí)時(shí)偵測(cè)機(jī)器人前方三維環(huán)境信息以決策機(jī)器人的運(yùn)行，同時(shí)可以重構(gòu)機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的三維地圖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，能夠?qū)⒈┑袼芘c機(jī)器人結(jié)合，并通過(guò)體感進(jìn)行控制。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案:
[0007]—種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，負(fù)載機(jī)器人由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向，其特征在于:冰雪雕塑設(shè)置于負(fù)載機(jī)器人上方，通過(guò)Kinect體感傳感器獲取人的手臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化并轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，前述控制信號(hào)傳送至負(fù)載機(jī)器人的控制單元，控制單元控制負(fù)載機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。
[0008]通過(guò)Kinect傳感器獲取人體右肩關(guān)節(jié)坐標(biāo)和右手坐標(biāo)，Kinect傳感器將信號(hào)傳送至PC機(jī)，PC機(jī)運(yùn)行手臂運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法，對(duì)獲得的人體右肩關(guān)節(jié)坐標(biāo)和右手坐標(biāo)進(jìn)行濾波平滑處理，計(jì)算右手臂左右擺動(dòng)的角度Θ、左擺或右擺的標(biāo)志及前擺或后擺的距離變化
值f2。[0009]負(fù)載機(jī)器人的控制單元根據(jù)f2控制機(jī)器人前進(jìn)或后退，根據(jù)和Θ控制機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的角度。
[0010]負(fù)載機(jī)器人的控制單元還接有轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量單元，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量單元測(cè)得的機(jī)器人實(shí)際左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)角度，控制單元對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行PID控制。
[0011]負(fù)載機(jī)器人的控制單元可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行ro控制，公式如下，
【權(quán)利要求】
1.一種基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，負(fù)載機(jī)器人由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)向，其特征在于:冰雪雕塑設(shè)置于負(fù)載機(jī)器人上方，通過(guò)Kinect體感傳感器獲取人的手臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化并轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，前述控制信號(hào)傳送至負(fù)載機(jī)器人的控制單元，控制單元控制負(fù)載機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:通過(guò)Kinect傳感器獲取人體右肩關(guān)節(jié)坐標(biāo)和右手坐標(biāo)，Kinect傳感器將信號(hào)傳送至PC機(jī)，PC機(jī)運(yùn)行手臂運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法，對(duì)獲得的人體右肩關(guān)節(jié)坐標(biāo)和右手坐標(biāo)進(jìn)行濾波平滑處理，計(jì)算右手臂左右擺動(dòng)的角度Θ、左擺或右擺的標(biāo)志及前擺或后擺的距離變化值f2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:負(fù)載機(jī)器人的控制單元根據(jù)4控制機(jī)器人前進(jìn)或后退，根據(jù)4和Θ控制機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:負(fù)載機(jī)器人的控制單元還接有轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量單元，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量單元測(cè)得的機(jī)器人實(shí)際左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)角度，控制單元對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行PID控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:負(fù)載機(jī)器人的控制單元可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行ro控制，公式如下，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:取Kp=20，T=0.01s，TD=0.003s。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:PC機(jī)運(yùn)行手臂運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法計(jì)算手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用雙指數(shù)濾波平滑算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于Kinect的體感控制冰雪機(jī)器人方法，其特征在于:負(fù)載機(jī)器人的控制單元接無(wú)線通訊模塊，PC機(jī)通過(guò)無(wú)線通訊方式將控制信號(hào)傳送至負(fù)載機(jī)器人的控制單元。
【文檔編號(hào)】B25J5/00GK103921266SQ201410150668
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】莫宏偉, 梁作玉, 孟龍龍, 孟祥雨, 董會(huì)云, 蔣興洲 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)