CN107443356A - 一种可实时显示机器人形态的系统及方法 - Google Patents

一种可实时显示机器人形态的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107443356A
CN107443356A CN201710817906.6A CN201710817906A CN107443356A CN 107443356 A CN107443356 A CN 107443356A CN 201710817906 A CN201710817906 A CN 201710817906A CN 107443356 A CN107443356 A CN 107443356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
real
mcu
real time
steering wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710817906.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107443356B (zh
Inventor
徐绍占
陈延池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen Map Robot Co Ltd
Original Assignee
Xiamen Map Robot Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen Map Robot Co Ltd filed Critical Xiamen Map Robot Co Ltd
Priority to CN201710817906.6A priority Critical patent/CN107443356B/zh
Publication of CN107443356A publication Critical patent/CN107443356A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107443356B publication Critical patent/CN107443356B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • 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
    • B25J9/1605—Simulation of manipulator lay-out, design, modelling of manipulator
    • 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
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • 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
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种可实时显示机器人形态的系统及方法，其中可实时显示机器人形态的系统包括姿态传感器、多个关节舵机、MCU、显示设备和电池，其中姿态传感器、多个关节舵机、MCU、显示设备均连接MCU；其中实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。本发明可实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用。

Description

一种可实时显示机器人形态的系统及方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种可实时显示机器人形态的系统及方法。
背景技术
目前机器人在各行各业已经得到了越来越广泛的运用。对机器人的研究也涉及了多个方面。但是针对可移动行走的机器人在实时显示机器人形态上，发明人有着新的发明。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可实时显示机器人形态的系统及方法。
所采用的技术方案为：
一种可实时显示机器人形态的系统，包括：
一姿态传感器，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；
多个关节舵机，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；
一MCU，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；
一显示设备，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；
一电池，连接MCU，用于提供能量。
进一步地，所述显示设备为电脑。
进一步地，MCU计算模拟出机器人当前的实时运动状态通过USB将数据传输至电脑。
一种根据上述系统进行实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：
(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；
(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；
(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；
(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。
进一步地，步骤(3)中，通过如下方法来计算模拟出机器人当前的实时运动状态：
首先以机器人的身体部位为算法基础坐标点，以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标，然后获取离机器人身体最接近的第一组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再获取与所述第一组关节舵机接近的第二组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机接近的第三组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机相对机器人身体部位的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位的位置，从而计算模拟出机器人的实时运动姿态。
本发明的有益效果在于：
MCU作为运动控制中心，负责采集来自姿态传感器的身体实时状态值，和来自多个关节舵机的实时运动角度值，并计算模拟出机器人当前的实时运动状态，通过显示设备实时显示，从而可实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用，例如，通过数据和图分析机器人的运动轨迹，从而更好的优化机器人的运动控制算法，例如微调关节的位置信息，使机器人的行走更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为可实时显示机器人形态的系统的结构框图；
图2为机器人舵机分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明优选的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1所示，一种可实时显示机器人形态的系统，包括：
一姿态传感器100，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。利用该姿态传感器可以实时输出机器人身体的包括XYZ三轴空间坐标；
多个关节舵机200，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；关节舵机是一种位置伺服的驱动器，安装在机器人关节上，用于控制机器人的关节运动。关节舵机含有位置传感器，可以实时提供机器人关节的运动角度数值。
一MCU300，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；MCU作为运动控制中心，可以实时计算模拟出机器人当前的实时运动状态。
一显示设备400，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；该显示设备可以设置在机器人的身体上，也可以用外部设备。该显示设备包括但不限于使用电脑，例如台式电脑、平板电脑；当然，手机或者自制的可以显示的装置都可以作为显示设备运用。当为电脑时，MCU计算模拟出机器人当前的实时运动状态的数据可以通过设置无线或有线的通讯模块传送给电脑，也可以通过USB将数据传输至电脑。
一电池500，连接MCU，用于提供能量。例如用于提供MCU的运行能量和机器人的运动能量。电池可优选使用锂电池。
根据上述系统，一种根据上述系统进行实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：
(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；
(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；
(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；
(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。
实施例
下面结合附图和实施例来进一步说明该实时显示机器人形态的方法：
参见图2所示，
首先以机器人的身体部位为算法基础坐标点，姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU，并以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标；
然后获取离机器人身体部位最接近的第一组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机相对机器人身体部位的位置；
然后再获取与所述第一组关节舵机接近的第二组关节舵机⑨、的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机⑨、 相对机器人身体部位的位置；
然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机⑨、接近的第三组关节舵机⑦、⑧、的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机⑦、⑧、相对机器人身体部位的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位的位置，从而使全部的关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态，从而实时计算模拟出机器人的实时运动姿态；
最后显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。
本实施例有20个舵机。但本发明包括但不限于是20个舵机的实施例，不同的机器人可能用的舵机的数量不同，从而形成不同的实施例。但是不同的舵机的实施例都可以通过本发明方法来进行实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用，例如，通过数据和图分析机器人的运动轨迹，从而更好的优化机器人的运动控制算法，例如微调关节的位置信息，使机器人的行走更加稳定。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可实时显示机器人形态的系统，其特征在于，包括：
一姿态传感器，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；
多个关节舵机，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；
一MCU，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；
一显示设备，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；
一电池，连接MCU，用于提供能量。
2.根据权利要求1所述的可实时显示机器人形态的系统，其特征在于，所述显示设备为电脑。
3.根据权利要求2所述的可实时显示机器人形态的系统，其特征在于，MCU计算模拟出机器人当前的实时运动状态通过USB将数据传输至电脑。
4.一种根据权利要求1-3任一所述的系统进行实时显示机器人形态的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；
(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；
(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；
(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。
5.根据权利要求1所述的实时显示机器人形态的方法，其特征在于，步骤(3)中，通过如下方法来计算模拟出机器人当前的实时运动状态：
首先以机器人的身体部位为算法基础坐标点，以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标，然后获取离机器人身体最接近的第一组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再获取与所述第一组关节舵机接近的第二组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机接近的第三组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机相对机器人身体部位的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位的位置，从而计算模拟出机器人的实时运动姿态。
CN201710817906.6A 2017-09-12 2017-09-12 一种可实时显示机器人形态的系统及方法 Expired - Fee Related CN107443356B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710817906.6A CN107443356B (zh) 2017-09-12 2017-09-12 一种可实时显示机器人形态的系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710817906.6A CN107443356B (zh) 2017-09-12 2017-09-12 一种可实时显示机器人形态的系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107443356A true CN107443356A (zh) 2017-12-08
CN107443356B CN107443356B (zh) 2019-11-05

Family

ID=60496276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710817906.6A Expired - Fee Related CN107443356B (zh) 2017-09-12 2017-09-12 一种可实时显示机器人形态的系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107443356B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112659117A (zh) * 2020-11-16 2021-04-16 上海模高信息科技有限公司 一种基于三维扫描仪、机器人和转台的三维扫描方法
CN118078581A (zh) * 2024-04-07 2024-05-28 江淮前沿技术协同创新中心 一种康复机器人系统及其实时姿态显示方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570558A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 安徽工业大学 六自由度机器人位姿检测装置
CN101201626A (zh) * 2007-12-10 2008-06-18 华中科技大学 机器人自主定位系统
CN103895023A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 中国民航大学 一种基于编码方位装置的机械臂末端跟踪测量系统及方法
CN104182614A (zh) * 2014-07-25 2014-12-03 山东建筑大学 六自由度机械臂姿态监测系统及方法
CN104461013A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于惯性传感单元的人体动作重构与分析系统及方法
CN105345453A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 北京卫星制造厂 一种基于工业机器人自动化装调的位姿确定方法
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备
CN106863303A (zh) * 2017-03-04 2017-06-20 安凯 一种焊接机械手及其路径学习方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570558A (zh) * 2004-05-12 2005-01-26 安徽工业大学 六自由度机器人位姿检测装置
CN101201626A (zh) * 2007-12-10 2008-06-18 华中科技大学 机器人自主定位系统
CN103895023A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 中国民航大学 一种基于编码方位装置的机械臂末端跟踪测量系统及方法
CN104182614A (zh) * 2014-07-25 2014-12-03 山东建筑大学 六自由度机械臂姿态监测系统及方法
CN104461013A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种基于惯性传感单元的人体动作重构与分析系统及方法
CN105345453A (zh) * 2015-11-30 2016-02-24 北京卫星制造厂 一种基于工业机器人自动化装调的位姿确定方法
CN106510719A (zh) * 2016-09-30 2017-03-22 歌尔股份有限公司 一种用户姿态监测方法和可穿戴设备
CN106863303A (zh) * 2017-03-04 2017-06-20 安凯 一种焊接机械手及其路径学习方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112659117A (zh) * 2020-11-16 2021-04-16 上海模高信息科技有限公司 一种基于三维扫描仪、机器人和转台的三维扫描方法
CN118078581A (zh) * 2024-04-07 2024-05-28 江淮前沿技术协同创新中心 一种康复机器人系统及其实时姿态显示方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107443356B (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11772266B2 (en) Systems, devices, articles, and methods for using trained robots
CN103226398B (zh) 基于微惯性传感器网络技术的数据手套
CN113534828B (zh) 质心位置确定方法、装置、足式机器人及存储介质
CN104772756A (zh) 基于惯性测量单元的机械臂及其控制方法
CN203673431U (zh) 一种运动轨迹虚拟装置
CN1947960A (zh) 用于识别环境和进行作业的仿人机器人
CN108279773B (zh) 一种基于marg传感器和磁场定位技术的数据手套
CN102722248B (zh) 利用鞋子代替键盘鼠标作为计算机外设的方法及实现装置
CN106970705A (zh) 动作捕捉方法、装置和电子设备
CN107443356B (zh) 一种可实时显示机器人形态的系统及方法
CN102693350B (zh) 面向虚拟现实牙科操作训练的多点接触力觉反馈系统
CN109866217A (zh) 机器人里程定位方法、装置、终端设备及计算机存储介质
CN104227733A (zh) 人体感应机械臂
CN112757301B (zh) 机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN118003324A (zh) 一种仿生机械臂运动轨迹优化控制方法
Ji et al. Motion trajectory of human arms based on the dual quaternion with motion tracker
CN112720489A (zh) 可穿戴机器人和人体的单元化联合建模方法、系统及介质
CN104699987A (zh) 一种手臂惯性式动作捕捉数据融合方法
CN201491271U (zh) 一种三维空间定位移动通信终端
CN217195344U (zh) 一款基于北斗定位系统的手势识别控制的机械臂机器人
CN116985110A (zh) 控制足式机器人的方法和装置及足式机器人
US10180733B2 (en) Systems, devices, and methods for foot control of robots
CN212341836U (zh) 一种数据手套及虚拟现实系统
US10906178B2 (en) Systems, devices, and methods for distributed graphical models in robotics
CN110427106A (zh) 体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191105

Termination date: 20210912

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee