本發(fā)明涉及機(jī)器人控制，尤其是涉及一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器人控制是指通過各種技術(shù)手段對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、行為和操作進(jìn)行規(guī)劃、指揮、調(diào)節(jié)和監(jiān)督的過程，以確保機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地完成預(yù)設(shè)的任務(wù)。

2、人形機(jī)器人又稱仿人機(jī)器人或類人機(jī)器人，是一種旨在模仿人類外觀和行為的機(jī)器人。目前對(duì)人形機(jī)器人的控制，一般通過預(yù)先依據(jù)人形機(jī)器人需要處于的環(huán)境對(duì)程序進(jìn)行編寫后輸入至人形機(jī)器人中，從而使人形機(jī)器人在所需環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)行。

3、由于目前一般通過預(yù)先編程對(duì)人形機(jī)器人進(jìn)行控制，從而導(dǎo)致人形機(jī)器人只能在特定的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境，不方便人形機(jī)器人的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了方便人形機(jī)器人應(yīng)用于復(fù)雜和多變環(huán)境，本發(fā)明提供一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法、系統(tǒng)及裝置。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法，包括：

4、獲取穿戴于操作者身上的穿戴式全身遙操裝置的機(jī)械臂參數(shù)信息及機(jī)械臂坐標(biāo)信息；

5、基于機(jī)械臂參數(shù)信息調(diào)取運(yùn)動(dòng)維度值及運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；

6、根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息以確定相鄰坐標(biāo)系的單次變換矩陣；

7、計(jì)算運(yùn)動(dòng)維度值所對(duì)應(yīng)的單次變換矩陣之間的乘積并作為維度變換矩陣；

8、根據(jù)機(jī)械臂坐標(biāo)信息與維度變換矩陣以確定實(shí)際控制信息，并輸出實(shí)際控制信息至人形機(jī)器人。

9、可選的，實(shí)際控制信息的確定方法包括：

10、根據(jù)機(jī)械臂坐標(biāo)信息以確定初始坐標(biāo)矩陣；

11、計(jì)算初始坐標(biāo)矩陣與維度變換矩陣進(jìn)行乘積并作為最終變換矩陣；

12、基于預(yù)設(shè)的位置計(jì)算公式以對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算以得到操控位置點(diǎn)；

13、基于預(yù)設(shè)的姿態(tài)調(diào)整分析方法以對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行分析以得到姿態(tài)調(diào)整信息；

14、基于操控位置點(diǎn)與姿態(tài)調(diào)整信息進(jìn)行結(jié)合以形成實(shí)際控制信息。

15、可選的，初始坐標(biāo)矩陣的確定方法包括：

16、基于機(jī)械臂坐標(biāo)信息調(diào)取坐標(biāo)類型信息及機(jī)械臂基座坐標(biāo)值；

17、判斷坐標(biāo)類型信息與預(yù)設(shè)的基座坐標(biāo)類型信息是否一致；

18、若為是，則根據(jù)機(jī)械臂基座坐標(biāo)值以確定機(jī)械臂基座坐標(biāo)矩陣，并將機(jī)械臂基座坐標(biāo)矩陣作為初始坐標(biāo)矩陣；

19、若為否，則基于機(jī)械臂坐標(biāo)信息調(diào)取第一旋轉(zhuǎn)角度值、第二旋轉(zhuǎn)角度值及第三旋轉(zhuǎn)角度值；

20、基于第一旋轉(zhuǎn)角度值、第二旋轉(zhuǎn)角度值及第三旋轉(zhuǎn)角度值進(jìn)行計(jì)算以得到機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)矩陣；

21、根據(jù)機(jī)械臂基座坐標(biāo)值以確定機(jī)械臂平移矩陣；

22、基于機(jī)械臂平移矩陣與機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行組合以得到機(jī)械臂工具坐標(biāo)矩陣，并將機(jī)械臂工具坐標(biāo)矩陣作為初始坐標(biāo)矩陣。

23、可選的，預(yù)設(shè)的位置計(jì)算公式為：x＝ti[0,3]，y＝ti[1,3]，z＝ti[2,3]；

24、其中，ti為最終變換矩陣；

25、x為操控位置點(diǎn)的x軸坐標(biāo)點(diǎn)；

26、y為操控位置點(diǎn)的y軸坐標(biāo)點(diǎn)；

27、z為操控位置點(diǎn)的z軸坐標(biāo)點(diǎn)。

28、可選的，預(yù)設(shè)的姿態(tài)調(diào)整分析方法包括：

29、基于預(yù)設(shè)的第一軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式以對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算以得到第一軸旋轉(zhuǎn)值，其中，第一軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式為：gama＝atan2(ti[2,1],ti[2,2])，gama為第一軸旋轉(zhuǎn)值；

30、基于預(yù)設(shè)的第二軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式以對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算以得到第二軸旋轉(zhuǎn)值，其中，第二軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式為：beta＝atan2(-ti[2,0],sqrt(ti[2,1])2ti[2,2]2)，beta為第二軸旋轉(zhuǎn)值；

31、基于預(yù)設(shè)的第三軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式以對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算以得到第三軸旋轉(zhuǎn)值，其中，第三軸旋轉(zhuǎn)計(jì)算公式為：alpha＝atan2(ti[1,0],ti[0,0])，其中，alpha為第三軸旋轉(zhuǎn)值；

32、基于第一軸旋轉(zhuǎn)值、第二軸旋轉(zhuǎn)值及第三軸旋轉(zhuǎn)值進(jìn)行結(jié)合以形成姿態(tài)調(diào)整信息。

33、可選的，還包括位于輸出實(shí)際控制信息至人形機(jī)器人之后的步驟，具體如下：

34、獲取人形機(jī)器人的視覺檢測信息；

35、判斷視覺檢測信息是否存在預(yù)設(shè)的執(zhí)行器基準(zhǔn)特征；

36、若為是，則根據(jù)執(zhí)行器基準(zhǔn)特征與視覺檢測信息確定特征位置點(diǎn)；

37、根據(jù)特征位置點(diǎn)與操控位置點(diǎn)以確定控制調(diào)整信息，并輸出控制調(diào)整信息至人形機(jī)器人；

38、若為否，則基于視覺檢測信息調(diào)取檢測方向信息；

39、根據(jù)操控位置點(diǎn)與預(yù)設(shè)的視覺檢測位置點(diǎn)以確定操控位置方向信息；

40、分析檢測方向信息與操控位置方向信息之間的偏差角度并作為檢測角度調(diào)整值；

41、根據(jù)檢測角度調(diào)整值與預(yù)設(shè)的頭部角度調(diào)整信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以確定與檢測角度調(diào)整值相對(duì)應(yīng)的頭部角度調(diào)整信息，并將頭部角度調(diào)整信息輸出至穿戴式全身遙操裝置的顯示裝置以進(jìn)行提示。

42、可選的，控制調(diào)整信息的確定方法包括：

43、判斷特征位置點(diǎn)與操控位置點(diǎn)是否一致；

44、若為是，則輸出預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)調(diào)整信息并作為控制調(diào)整信息；

45、若為否，則基于特征位置點(diǎn)與操控位置點(diǎn)以確定位置偏差信息；

46、基于位置偏差信息調(diào)取偏差距離值及偏差方向信息；

47、根據(jù)偏差方向信息與預(yù)設(shè)的移動(dòng)基準(zhǔn)方向信息以確定方向調(diào)整信息；

48、根據(jù)方向調(diào)整信息與預(yù)設(shè)的方向調(diào)整維度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以確定與方向調(diào)整信息相對(duì)應(yīng)的方向調(diào)整維度信息；

49、基于方向調(diào)整維度信息調(diào)取方向調(diào)整個(gè)數(shù)值及方向調(diào)整位置點(diǎn)；

50、計(jì)算偏差距離值與方向調(diào)整個(gè)數(shù)值之間的商值并作為單個(gè)調(diào)整距離值，且將單個(gè)調(diào)整距離值與方向調(diào)整位置點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合以作為距離調(diào)整信息；

51、基于距離調(diào)整信息與方向調(diào)整信息進(jìn)行結(jié)合并作為控制調(diào)整信息。

52、可選的，還包括位于將單個(gè)調(diào)整距離值與方向調(diào)整位置點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合以作為距離調(diào)整信息之后的步驟，具體如下：

53、根據(jù)方向調(diào)整位置點(diǎn)與預(yù)設(shè)的調(diào)整位置基準(zhǔn)距離值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以確定與方向調(diào)整位置點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的調(diào)整位置基準(zhǔn)距離值；

54、判斷單個(gè)調(diào)整距離值是否小于調(diào)整位置基準(zhǔn)距離值；

55、若為是，則繼續(xù)輸出距離調(diào)整信息；

56、若為否，則計(jì)算單個(gè)調(diào)整距離值與調(diào)整位置基準(zhǔn)距離值之間的差值并作為調(diào)整距離偏差值；

57、基于方向調(diào)整位置點(diǎn)調(diào)取相鄰位置點(diǎn)；

58、根據(jù)相鄰位置點(diǎn)與預(yù)設(shè)的方向關(guān)聯(lián)位置點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以確定與相鄰位置點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的方向關(guān)聯(lián)位置點(diǎn)；

59、根據(jù)相鄰位置點(diǎn)與方向關(guān)聯(lián)位置點(diǎn)以確定調(diào)整位置個(gè)數(shù)值；

60、計(jì)算調(diào)整距離偏差值與調(diào)整位置個(gè)數(shù)值之間的商值并作為調(diào)整位置距離值；

61、基于調(diào)整位置距離值、相鄰位置點(diǎn)及方向關(guān)聯(lián)位置點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合以確定調(diào)整位置調(diào)整信息，并基于調(diào)整位置基準(zhǔn)距離值以對(duì)距離調(diào)整信息中的單個(gè)調(diào)整距離值進(jìn)行替換，再將調(diào)整位置調(diào)整信息加入替換后的距離調(diào)整信息以形成新的距離調(diào)整信息。

62、第二方面，本發(fā)明提供一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

63、一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操系統(tǒng)，包括：

64、獲取模塊，用于獲取機(jī)械臂參數(shù)信息、機(jī)械臂坐標(biāo)信息及視覺檢測信息；

65、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)如第一方面中任一項(xiàng)所述的人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法的程序；

66、處理器，加載執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序。

67、第三方面，本發(fā)明提供一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操裝置，采用如下的技術(shù)方案：

68、一種人形機(jī)器人穿戴式全身遙操裝置，應(yīng)用如第一方面中任一項(xiàng)所述的人形機(jī)器人穿戴式全身遙操方法，包括：

69、遙控機(jī)械臂，用于控制人形機(jī)器人的機(jī)械臂；

70、末端遙控裝置，用于控制人形機(jī)器人的機(jī)械臂上的末端執(zhí)行器進(jìn)行開合操作；

71、頭部顯示裝置，用于顯示人形機(jī)器人的實(shí)時(shí)視覺數(shù)據(jù)；

72、控制器，用于分析控制人形機(jī)器人的控制器；

73、電氣系統(tǒng)，用于提供電能的電氣系統(tǒng)；

74、穿戴式結(jié)構(gòu)，方便操作者進(jìn)行穿戴；

75、末端遙控裝置設(shè)置于遙控機(jī)械臂上，遙控機(jī)械臂、頭部顯示裝置、控制器及電氣系統(tǒng)集成設(shè)置于穿戴式結(jié)構(gòu)上。

76、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

77、1.通過對(duì)機(jī)械臂參數(shù)信息及機(jī)械臂坐標(biāo)信息進(jìn)行獲取并對(duì)運(yùn)動(dòng)維度值及運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行調(diào)取，再通過運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息確定相鄰坐標(biāo)系的單次變換矩陣，并對(duì)維度變換矩陣進(jìn)行計(jì)算，再通過機(jī)械臂坐標(biāo)信息與維度變換矩陣確定實(shí)際控制信息并輸出至人形機(jī)器人，從而通過穿戴于操作者身上的穿戴式全身遙操裝置對(duì)人形機(jī)器人實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，進(jìn)而方便人形機(jī)器人應(yīng)用于復(fù)雜和多變環(huán)境；

78、2.通過機(jī)械臂坐標(biāo)信息確定初始坐標(biāo)矩陣，并對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算，通過位置計(jì)算公式對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行計(jì)算以得到操控位置點(diǎn)，通過姿態(tài)調(diào)整分析方法對(duì)最終變換矩陣進(jìn)行分析以得到姿態(tài)調(diào)整信息，再將操控位置點(diǎn)與姿態(tài)調(diào)整信息進(jìn)行結(jié)合以形成實(shí)際控制信息，從而提高獲取的實(shí)際控制信息的準(zhǔn)確性；

79、3.通過對(duì)視覺檢測信息進(jìn)行獲取并判斷視覺檢測信息是否存在預(yù)設(shè)的執(zhí)行器基準(zhǔn)特征，當(dāng)存在時(shí)，通過執(zhí)行器基準(zhǔn)特征與視覺檢測信息確定特征位置點(diǎn)，再通過特征位置點(diǎn)與操控位置點(diǎn)確定控制調(diào)整信息并輸出至人形機(jī)器人，當(dāng)不存在時(shí)，通過視覺檢測信息調(diào)取檢測方向信息，通過操控位置點(diǎn)與預(yù)設(shè)的視覺檢測位置點(diǎn)確定操控位置方向信息，分析檢測角度調(diào)整值并查詢確定頭部角度調(diào)整信息且輸出至穿戴式全身遙操裝置的顯示裝置以進(jìn)行提示，從而提高對(duì)人形機(jī)器人控制的準(zhǔn)確性，且方便操作者及時(shí)對(duì)視覺檢測進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而方便后續(xù)對(duì)人形機(jī)器人進(jìn)行控制。