一种动作模仿平台的制作方法

本申请属于机器控制技术领域，尤其涉及一种动作模仿平台。

背景技术：

目前，为了让鸡舍设备实现高复杂性的动作，需要编程人员对机械设备进行事先编程，这显然会增大人工工作负担。

因此，如何在不增大人工工作负担的情况下，仍能使机械设备实现高复杂性的动作是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种动作模仿平台，可以在不增大人工工作负担的情况下，仍能使机械设备实现高复杂性的动作。

本申请提供了一种动作模仿平台，包括运动捕捉系统、手势识别系统、终端设备以及机械设备，

所述运动捕捉系统、所述手势识别系统以及所述机械设备均与所述终端设备连接；

所述运动捕捉系统用于采集位于待模仿对象的关键点的姿态，所述手势识别系统用于采集所述待模仿对象的手指弯曲角度信息；

所述终端设备用于将所述姿态映射至所述机械设备空间，并基于所述机械设备空间的姿态驱动所述机械设备的对所述待模仿对象的动作进行模仿；

所述终端设备还用于根据所述手指弯曲角度信息，驱动所述机械设备的抓取部对所述待模仿对象的手部动作进行模仿。

由上可见，本申请提供了一种动作模仿平台。该动作模仿平台包括运动捕捉系统(比如自然点naturalpoint公司的光学捕捉optitrack运动捕捉系统)、手势识别系统(比如北京无远弗届科技有限公司的用于手势识别的vrtrix数据手套)、终端设备以及机械设备，其中，通过上述运动捕捉系统来捕捉待模仿对象的运动，通过上述手势识别系统来捕捉待模仿对象的手指弯曲程度，终端设备通过运动捕捉系统所采集的数据确定驱动机械设备对待模仿对象的动作进行模仿。

由此可见，本申请所提供的技术方案中，完全可以使机械设备通过模仿，实现高复杂性动作的执行，能够在一定程度上避免对机械设备进行复杂编程。因此，本申请所提供的技术方案，能够在一定程度上解决如何在不增大人工工作负担的情况下，仍能使机械设备实现高复杂性的动作是目前亟待解决的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1是本申请实施例一提供的一种动作模仿平台的结构示意图；

图2是本申请实施例二提供的另一种动作模仿平台的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了说明本申请上述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

下面对本申请实施例一提供的一种动作模仿平台进行描述，该动作模仿平台可以对待模仿对象的手臂动作进行模仿，请参阅附图1，该动作模仿平台100包括运动捕捉系统101、手势识别系统102、终端设备103以及机械设备104，该机械设备104为一包含抓取部的机械臂。该运动捕捉系统101用于采集位于待模仿对象105手臂上的关键点的姿态，该手势识别系统102用于采集待模仿对象105的手指弯曲角度信息，并且，该运动捕捉系统101以及手势识别系统102还用于将所采集的信息发送至终端设备103。

本领域技术人员应该能够理解，为了得到待模仿对象105手臂上各个关键点的空间信息，运动捕捉系统101必然包括处理单元，同样地，为了得到待模仿对象105的手指弯曲角度信息，上述手势识别系统102也必然包括处理单元，本领域技术人员容易理解，上述运动捕捉系统101的处理单元以及上述手势识别系统102的处理单元可以集成在上述终端设备103中，也可以不集成在终端设备103中，本申请对此不作限定。具体是是否集成在终端设备103中，可以根据实际情况来确定，比如，当运动捕捉系统101选择为naturalpoint公司的optitrack运动捕捉系统时，由于optitrack运动捕捉系统已经提供了一个集成有空间信息计算程序的终端设备，那么此时该运动捕捉系统101的处理单元不可能集成在终端设备103中，同样地，当手势识别系统102选择为北京无远弗届科技有限公司的用于手势识别的vrtrix数据手套时，该手势识别系统102中的处理单元也不可能集成在终端设备103中。

目前，现有技术提供了很多用于采集待模仿对象关键点的空间信息的运动捕捉系统，该运动捕捉系统可分为以下几类：机械式运动捕捉系统、电磁式运动捕捉系统以及光学式运动捕捉系统等等。其中，光学式运动捕捉系统是根据计算机视觉，通过多个摄像头对目标物体的动作进行影像追踪，适合实时动作捕捉，而且支持的采样速率较高，因此，在本申请实施例中，上述运动捕捉系统101可以采用光学式运动捕捉系统。

此外，现有技术中的光学式运动捕捉系统包括带反光标记点的光学式运动捕捉系统以及不带反光标记点的光学式运动捕捉系统，本申请可以采用待反光标记点的光学式运动捕捉系统。具体地，上述运动捕捉系统101可以包括：多个具备红外反光功能的标识点、红外光源、多个红外摄像头以及处理单元。其中，上述标识点分别放置于所述待模仿对象手臂的各个关键点处，上述红外光源发出的红外光，经由各个标识点反射进入上述红外摄像头，上述处理单元基于各个上述红外摄像头采集到的红外光，对各个标识点的空间信息进行计算，以得到位于上述待模仿对象手臂上的多个关键点的空间信息。其中，naturalpoint公司的optitrack运动捕捉系统即可实现上述“通过多个具备红外反光功能的标识小球、红外光源以及多个红外摄像头，实现对各个标识点空间信息计算”的功能。但是本领域技术人员应该理解，上述运动捕捉系统101并不局限于optitrack运动捕捉系统，现有技术中的vicon以及qualisys等动作捕捉系统也可以实现本申请的功能。

另外，上述手势识别系统102具体可以为能够捕捉手指运动的手套，比如，北京无远弗届科技有限公司的用于手势识别的vrtrix数据手套可以实现该手势识别系统102的功能。

在本申请实施例中，终端设备103接收到运动捕捉系统101以及手势识别系统102发送的信息之后，需要根据运动捕捉系统101采集到的空间信息计算驱动机械臂运动的电机的运动角度值，以及需要根据手势识别系统102采集到的手指弯曲角度信息，计算驱动机械臂抓取部弯曲的电机的运动角度值。然后，该终端设备103基于计算得到的电机运动角度值，驱动机械臂支撑部上的电机以及机械臂抓取部上的电机运动，以对待模仿对象105的动作进行模仿。

其中，由于待模仿对象的手臂长度和机械臂的长度不同，因此需要映射到机械设备空间，得到机械设备空间中的姿态信息，机械设备基于该机械设备空间中的姿态信息，对待模仿对象的手臂动作进行模仿。

其中，计算电机的运动角度值是本领域技术人员通过现有技术中的常规算法就能够得到的，下面给出一种具体的方法：

通常来说，控制机械臂中串联杆件运动的电机是存在运动角度范围的，比如运动角度范围为[0，45°]，然而，通过逆运动学求解得到的结果可能指示该电机需要运动60°，因此，需要将计算得到的结果映射到实际电机能够运动的角度范围内。

具体的映射方法可以为：当计算得到的电机需要运动的角度超过45°时，一律控制电机运动45°；或者，也可以为，将计算得到的电机运动角度范围线性变化至电机实际能够运动的角度范围，比如，若计算得到的电机需要运动的角度范围在[0,90°]，而该电机实际运动角度范围为[0，45°]，则可以将计算得到的电机运动角度值除以2，得到该电机的实际运动角度值。在本申请实施例中，并不对电机映射角度的方式进行具体限定。

由上可见，本申请所提供的技术方案中，完全可以使机械臂通过模仿，实现高复杂性动作的执行，避免了事先对机械臂进行编程。

实施例二

下面对本申请实施例二提供的另一种动作模仿平台进行描述，请参阅附图2，该动作模仿平台200包括运动捕捉系统201、手势识别系统202、终端设备203、机械设备204，该机械设备204不仅能对手臂动作进行模仿还能对头部动作进行模仿。

其中，在本申请实施例二中，上述运动捕捉系统201、手势识别系统202、终端设备203的功能分别与实施例一中的运动捕捉系统101、手势识别系统102、终端设备103的功能相同，具体可参见实施例一的描述，此处不再赘述。此外，机械设备204中机械臂的功能也与实施例一中相同，具体可参见实施例一的描述。

与实施例一不同的是，本申请实施例二提供的动作模仿平台还包括机械头部a，该机械头部a用于模仿待模仿对象205的头部动作。为了能够模仿待模仿对象205的头部动作，可以使本申请实施例二中的运动捕捉系统201不仅能够采集待模仿对象205手臂的空间信息，而且还能采集待模仿对象205头部的空间信息。

也即是，在本申请实施例二中，上述运动捕捉系统201还采集位于待模仿对象205头部的关键点的空间信息，并将该空间信息发送至终端设备203，该终端设备203基于位于上述待模仿对象205头部的关键点的空间信息，计算驱动机械头部a中串联杆件活动的电机的运动角度值；终端设备203基于计算得到的该运动角度值，驱动机械头部a的电机运动，以对待模仿对象205的头部动作进行模仿。本领域技术人员应该能够理解，为了对待模仿对象205的头部动作进行模仿，也可以采用除上述运动捕捉系统201之外的另一运动捕捉系统来采集待模仿对象205头部的空间信息，但是，由于上述运动捕捉系统201能够采集手臂的空间信息，而采集手臂空间信息的机理与采集头部空间信息的机理相同，因此，从成本节约的角度上考虑，可以将采集待模仿对象头部空间信息的功能也集中在上述运动捕捉系统201。比如，若该运动捕捉系统201为naturalpoint公司的optitrack运动捕捉系统，则可以将optitrack运动捕捉系统中的具备红外反光功能的标识小球粘贴在待模仿对象205的手臂以及头部，从而实现手臂关键点以及头部关键点的空间信息采集。

另外，在本申请实施例二中，当终端设备203接收到头部关键点的空间信息之后，可以采用现有技术常规的算法来计算控制机械头部a运动的电机运动角度值，具体地，可以现有技术中已知的逆运动学，此处不再赘述。

本领域技术人员容易理解，在本申请实施例中，上述机械设备204可以集成在终端设备203中，或者上述机械设备204、运动捕捉系统201以及手势识别系统202可以与终端设备203之间通过无线局域网通信连接。

但是，上述机械设备204也可以如图2所示，为一机器人。通常来说，当机械设备204与终端设备是分离的终端时，上述机械设备204中应包括处理单元，该处理单元用于接收终端设备203计算得到的机械设备空间的姿态，并用于驱动所述机械设备204进行动作模仿。

在本申请实施例二提供的技术方案中，相比于实施例一，该动作模仿平台还还能对头部动作进行模仿，从而进一步完善的动作模仿平台的功能。此外，该实施例二能够在一定程度上解决如何在不增大人工工作负担的情况下，使机器人实现高复杂性的动作的技术问题。

以上上述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

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