CN105690394A - 机器人动作生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人动作生成方法，包括以下步骤：通过模拟平台将对机器人模型的调试结果导入到与机器人模型相匹配的机器人，录制或编程生成机器人的动作信号，并将动作信号转换为字符数据；通过PC或遥控器发送动作信号到当前连接的机器人；机器人对接收到的动作信号进行判断及解析,并执行相应的动作。本发明避免了繁复的烧录工作，执行效率较高，而且可识别多种格式的机器人动作组合，并根据动作组合实现相同动作，动作类型丰富灵活。

Description

机器人动作生成方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及机器人动作生成方法。

背景技术

现有对于机器人动作的控制大多数还停留在动作组烧录阶段，即将机器人各关节的具体参数值甚至电机电平信号宽度记录成文本，通过数据线将机器人连接到计算机后进行烧录，烧录完成后断开连接，控制机器人执行相应的动作。但是繁复的烧录过程较耗时，而且对于较复杂的动作无法看出关节轨迹的逻辑性，只能由各时刻动作位置进行重新推算。

有鉴于此，急需一种控制机器人动作的新方法，从而避免繁复的烧录工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计一种控制机器人动作的新方法，从而避免繁复的烧录工作。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种机器人动作生成方法，包括以下步骤：

通过模拟平台将对机器人模型的调试结果导入到与机器人模型相匹配的机器人，录制或编程生成机器人的动作信号，并将动作信号转换为字符数据；

通过PC或遥控器发送动作信号到当前连接的机器人；

机器人对接收到的动作信号进行判断及解析,并执行相应的动作。

在上述技术方案中，所述PC或遥控器通过局域网或互联网与所述机器人进行连接。

在上述技术方案中，所述动作信号包括但不限于：每一帧各关节旋转角度与移动位置、每一帧各足末端相对于足坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于机身中心坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于虚拟场地平面坐标系的坐标位置、各足独立周期在起止时间内的坐标位置列表以及头部旋转信号。

在上述技术方案中，所述机器人将解析出来的所述动作信号保存于本地内存或外部存储器。

在上述技术方案中，所述动作信号为一个动作或一组动作。

在上述技术方案中，所述机器人包括但不限于：六足步行机器人、机械臂、人形机器人和多足机器人。

本发明，避免了繁复的烧录工作，执行效率较高，而且可识别多种格式的机器人动作组合，并根据动作组合实现相同动作，动作类型丰富灵活。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种机器人动作生成方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。

本发明实施例提供了一种机器人动作生成方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、通过模拟平台将对机器人模型的调试结果导入到与机器人模型相匹配的机器人，录制或编程生成机器人的动作信号，并将动作信号转换为字符数据。

上述机器人包括但不限于：六足步行机器人、机械臂、人形机器人和多足机器人。

通过对机器人的结构和外观进行3D建模，在显示屏上显示模拟仿真图像，通过调试各个关节旋转角度，根据每次调试角度生成相应动作信号，根据动作信号控制机器人模型执行相应动作，对比每次机器人模型执行动作时其性能指标，针对不同机器人类型，其性能指标包含项目不同，对各项目的要求也不同，一般在测试前，设计人员对设计要求的最佳性能指标清单进行保存，根据最佳性能指标清单选择与最佳性能指标最接近的一组作为最优值，并对性能最优的一组关节旋转角度信息进行保存，通过模拟平台将最终调试结果导入机器人真机，录制或编程生成机器人动作信号，避免繁复的烧录工作。

步骤102、通过PC或遥控器发送动作信号到当前连接的机器人。

步骤103、机器人对接收到的动作信号进行判断及解析,并执行相应的动作。

PC或遥控器通过局域网或互联网与机器人进行连接，其中，PC或遥控器通过互联网连接机器人时，通过一台PC或遥控器与机器人同时连接的服务器进行数据传输。

机器人将解析出来的动作信号保存于本地内存或外部存储器。

上述动作信号为一个动作或一组动作，包括但不限于：每一帧各关节旋转角度与移动位置、每一帧各足末端相对于足坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于机身中心坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于虚拟场地平面坐标系的坐标位置、各足独立周期在起止时间内的坐标位置列表以及头部旋转信号。

上述足坐标系为以每足根部与机身连接点为坐标原点，经坐标原点的机身切线为X轴，以坐标原点与机身圆心点的连接延长线为Y轴、经坐标原点垂直于X轴和Y轴的轴为Z轴的坐标系。

上述机身中心坐标系为以机器人的机身圆心点为坐标原点，经坐标原点平行于机身平面并垂直于机器人头部的摄像头所在平面的连接线为Y轴，经坐标原点并垂直于Y轴方向的轴为X轴，经坐标原点并垂直于机身平面的轴为Z轴建立起来的坐标系。

上述虚拟场地平面坐标系为以虚拟场地平面的中心点或边缘的某个点为坐标原点，虚拟场地平面为X-Y平面，经坐标原点并垂直于X-Y平面的轴为Z轴建立起来的坐标系，虚拟场地平面坐标系用于机器人根据动作信号寻找目标移动位置，计算移动路径。

在本发明中，以在标准站立姿态下各足末端的位置为参照，计算出各足末端的平移直线路径，由于在标准站立姿态下，足末端和机身圆心点的相对位置是固定的，所以在机身位于任意位置时，都能算出各足末端的坐标，所以也就能通过机身圆心点平移路径计算出各足末端的平移路径。

通过坐标变换算法建立足坐标系与机身中心坐标系的对应关系具体包括以下步骤：

通过机器人旋转得到机身中心坐标系(x,y)在足坐标系中的坐标(x’,y’)为：

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}cos\mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ +\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right].;$

其中，θ为机身圆心点和机器人头部摄像头方向的连线与机身圆心点和足根部在机身连接点连线的夹角；

通过机器人旋转之后再进行平移得到机身中心坐标系(x,y,z)在足坐标系中的坐标(x”,y”,z”)，其中x”＝x’；y”＝y’+r；r为机身半径，即机身圆心点到足根部在机身连接点的距离；由于z轴未发生变换，所以z”＝z；

利用上述方法，通过机身圆心点的移动推算出移动过程中各足末端位置的对应坐标。

上述每一帧指的是机器人整个动作周期内的每一帧，各足独立周期指的是以各足为单位，独立做自己的动作，不受其他足的干涉，例如：1号足从0秒开始，以3秒为周期，每周期平均分为9帧，做一个向上抬起-向前移动落地-向后蹬地的循环动作；2号足从0.8秒开始，以5秒为周期，每周期平均分为15帧，做一个向上抬起-左右摆动两次-落回原位的动作。1号足和2号足的动作互不相干，但机器人内部程序根据这两个足的独立动作计算出整个机器人每一帧的姿态并执行，因此从机器人整体看来则是一套完整动作。

本发明，避免了繁复的烧录工作，执行效率较高，而且可识别多种格式的机器人动作组合，并根据动作组合实现相同动作，动作类型丰富灵活。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.机器人动作生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过模拟平台将对机器人模型的调试结果导入到与机器人模型相匹配的机器人，录制或编程生成机器人的动作信号，并将动作信号转换为字符数据；

通过PC或遥控器发送动作信号到当前连接的机器人；

机器人对接收到的动作信号进行判断及解析,并执行相应的动作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PC或遥控器通过局域网或互联网与所述机器人进行连接。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述动作信号包括但不限于：每一帧各关节旋转角度与移动位置、每一帧各足末端相对于足坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于机身中心坐标系的坐标位置、每一帧各足末端相对于虚拟场地平面坐标系的坐标位置、各足独立周期在起止时间内的坐标位置列表以及头部旋转信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人将解析出来的所述动作信号保存于本地内存或外部存储器。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动作信号为一个动作或一组动作。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人包括但不限于：六足步行机器人、机械臂、人形机器人和多足机器人。