CN105583801A - 带虚拟现实功能的机器人头部控制系统 - Google Patents

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林阳城
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Guangzhou Menghui Intelligent Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00—Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法及其装置，包括体感模块、神经模块、头部信息处理模块、机器人头部控制模块、虚拟现实模块，利用体感模块的欧拉变换法及神经模块心率算法，结合头部信息处理模块、机器人头部控制模块和虚拟现实模块，可实现远程机器人头部的体感控制，具有控制精度高、效率快等优点。

Description

带虚拟现实功能的机器人头部控制系统
技术领域
本发明涉及机器人头部控制技术领域，特别是涉及一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法及其装置。
背景技术
机器人头部控制是一种高难度的机器人技术，尤其是通过体感信息控制，是机器人领域中的一个基本且重要的问题。机器人在远端接收操作者的头部体感，并同步操作者的头部动作。
现有的机器人头部控制一般利用摇杆或者键盘控制，效率非常低下。目前还没有自动同步操作者头部动作的装置。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种带虚拟现实功能的机器人头部控制的系统、方法及其装置。
一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，包括：
体感模块，用于采集操作者头的部体感信息，并将体感信息传送至头部信息处理模块；
神经模块，用于采集操作者的心率信息，并将心率信息传送至头部信息处理模块；
头部信息处理模块，用于通过2.4G通信模块把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块；
机器人头部控制模块，用于接收操作者的头部体感信息和心率信息，并驱动机器人头部电机和显示心率信息；
虚拟现实模块，用于采集和显示机器人头部摄像头画面。
在其中一个实施例中，所述体感模块包括六轴传感器、嵌入式处理模块，六轴传感器安装头巾上；所述六轴传感器采集操作者头部偏航角及俯仰角，并把头部体感信号发送到头部信息处理模块。
在其中一个实施例中，所述神经模块包括心率采集探头、信号处理模块，两者安装在头巾上；所述心率采集探头采集操作者的心率信号，所述信号处理模块处理心率信息后把心率信息发送到头部信息处理模块。
在其中一个实施例中，所述头部信息处理模块安装在头巾上；所述头部信息处理模块采集头部体感信息和心率信息后把头部体感信息和心率信息通过2.4G通信模块发送到机器人头部控制模块。
在其中一个实施例中，所述机器人头部控制模块安装在机器人头部；所述机器人头部控制模块接收头部体感信息和心率信息，通过舵机同步机器人头部和操作者头部的偏航角及俯仰角，并通过LED显示心率信息。
在其中一个实施例中，所述虚拟现实模块包括摄像头和显示器，摄像头安装在机器人头部，显示器安装在眼罩上；所述虚拟现实模块采集摄像头图像信息，并通过WIFI发送到显示器上，显示器显示图像信息。
一种带虚拟现实功能的机器人头部控制方法，包括以下步骤：
获取操作者头部体感信息，并把头部体感信息发送到嵌入式处理模块；
获取操作者心率信息，并把心率信息发送到嵌入式处理模块；
把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块；
根据头部体感信息，控制机器人头部偏航角和俯仰角；根据心率信息，显示心率次数。
一种带虚拟现实功能的机器人头部控制装置，包括所述带虚拟现实功能的机器人头部控制方法和系统。
上述带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法和装置，利用体感模块的空间坐标定位，结合虚拟现实系统，运用欧拉变换方法，可实现实时体感控制机器人头部的功能，具有控制精度高、效率快等优点。
附图说明
图1为一实施例中带虚拟现实功能的机器人头部控制系统的结构框图；
图2为一实施例中带虚拟现实功能的机器人头部控制方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法和装置进行更全面的描述。附图中给出了本发明带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法和装置的首选实施例。但是，本发明带虚拟现实功能的机器人头部控制系统、方法和装置可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一些实施例中，如图1所示，一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统100，包括：
体感模块101，用于采集操作者头的部体感信息，并将体感信息传送至头部信息处理模块。
在一些实施例中，所述体感模块101设置在头巾上；所述体感模块101通过欧拉变换，获取操作者头部的偏航角及俯仰角，并把头部体感信号发送到头部信息处理模块。
神经模块102，用于采集操作者的心率信息，并将心率信息传送至头部信息处理模块。
在一些实施例中，所述神经模块102通过心率算法测出心率BMP信息。
头部处理模块103，用于通过2.4G通信模块把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块。
在一些实施例中，所述头部处理模块103的主板带有4个RS232串口，通过2.4Ghz的TTL串口发送头部体感信息和心率信息。
机器人头部控制模块104，用于通过2.4G通信模块接收头部体感信息和心率信息。
在一些实施例中，所述机器人头部控制模块104的主板带有4个RS232串口和12个PWM接口，通过2.4Ghz的TTL串口接收头部体感信息和心率信息，并通过PWM控制舵机转角。
在其中一个实施例中，由于体感模块的角度测距范围为0到180度，所述电机转动范围为0到180度，设有最小和最大角度限制。
一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统100，还包括虚拟现实模块105。
在一些实施例中，所述虚拟现实模块105包括高清摄像头模组，用于视觉信息，并将视觉信息传送至显示器模块，实现立体视觉。
在一些实施例中，如图2所示，一种带虚拟现实功能的机器人头部控制方法，包括以下步骤：
步骤201，获取操作者头部体感信息，并把头部体感信息发送到嵌入式处理模块。
在一些实施例中，通过欧拉变换，获取操作者头部的偏航角及俯仰角，并把头部体感信号发送到头部信息处理模块。
步骤202，获取操作者心率信息，并把心率信息发送到嵌入式处理模块。
在一些实施例中，通过心率算法测出心率BMP信息。
步骤203，把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块。
在一些实施例中，通过2.4G通信模块把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块。
步骤204，根据头部体感信息，控制机器人头部偏航角和俯仰角；根据心率信息，显示心率次数。
在一些实施例中，通过2.4Ghz的TTL串口接收头部体感信息和心率信息，并通过PWM控制舵机转角
一种带虚拟现实功能的机器人头部控制装置，包括所述带虚拟现实功能的机器人头部控制方法和系统。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，包括：
体感模块，用于采集操作者头的部体感信息，并将体感信息传送至头部信息处理模块；
神经模块，用于采集操作者的心率信息，并将心率信息传送至头部信息处理模块；
头部信息处理模块，用于通过2.4G通信模块把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块；
机器人头部控制模块，用于接收操作者的头部体感信息和心率信息，并驱动机器人头部电机和显示心率信息；
虚拟现实模块，用于采集和显示机器人头部摄像头画面。
2.根据权利要求1所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，所述体感模块包括六轴传感器、嵌入式处理模块，六轴传感器安装头巾上；所述六轴传感器采集操作者头部偏航角及俯仰角，并把头部体感信号发送到头部信息处理模块。
3.根据权利要求1所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，所述神经模块包括心率采集探头、信号处理模块，两者安装在头巾上；所述心率采集探头采集操作者的心率信号，所述信号处理模块处理心率信息后把心率信息发送到头部信息处理模块。
4.根据权利要求1所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，所述头部信息处理模块安装在头巾上；所述头部信息处理模块采集头部体感信息和心率信息后把头部体感信息和心率信息通过2.4G通信模块发送到机器人头部控制模块。
5.根据权利要求1所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，所述机器人头部控制模块安装在机器人头部；所述机器人头部控制模块接收头部体感信息和心率信息，通过舵机同步机器人头部和操作者头部的偏航角及俯仰角，并通过LED显示心率信息。
6.根据权利要求1所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制系统，其特征在于，所述虚拟现实模块包括摄像头和显示器，摄像头安装在机器人头部，显示器安装在眼罩上；所述虚拟现实模块采集摄像头图像信息，并通过WIFI发送到显示器上，显示器显示图像信息。
7.一种带虚拟现实功能的机器人头部控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取操作者头部体感信息，并把头部体感信息发送到嵌入式处理模块；
获取操作者心率信息，并把心率信息发送到嵌入式处理模块；
把头部体感信息和心率信息发送到机器人头部控制模块；
根据头部体感信息，控制机器人头部偏航角和俯仰角；根据心率信息，显示心率次数。
8.一种带虚拟现实功能的机器人头部控制装置，其特征在于，权利要求1至7任一项所述的带虚拟现实功能的机器人头部控制方法或系统。
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