CN107598924B - 一种机器人手势识别控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人手势识别控制方法，包括硬件配置，手势识别信号预制，手势识别及数据更新。本发明系统结构简单，运行自动化程度高，通用性好，一方面可有效的满足机器人通过手势控制作业的灵活性、手势识别精度和控制精度，另一方面可在手势控制过程中，对操作人员手势进行不断的自动学习更行，从而达到在提高手势操控作业控制识别精度的同时，另有有效的提高了手势操控系统对不操控者行为习惯的适应能力，极大的提高机器人手势操控的灵活性和个性化选择空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人控制方法，属机器人设备技术领域。
背景技术
随着机器人设备在日常生活和工作中，机器人设备得到了越来越多的应用，当前为了提高机器人设备运行的工作效率、自动化程度及运行智能化，通过操作者手势对机器人进行控制的需求也越来越多，但在当前的实际使用中发现，当前所使用的手势识别控制方法中，一方面存在机器人对手势识别精度相对较低，识别能力差，因此导致机器人手势控制作业效率低下，控制精度相对较差，不能满足使用需要，另一方面当前在进行手势控制机器人运行时，对手势要求较高，即必须进行某些特定手势方可满足对机器人控制的需要，机器人不能根据使用者手势习惯自主适应操作者的行为习惯，从而导致在进行手势操控时的灵活性和便捷性均相对不足，因此针对这一现象，迫切需要开发一种机器人手势识别控制方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种机器人手势识别控制方法。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种机器人手势识别控制方法，包括以下步骤：
第一步，硬件配置，首先为机器人上配置用于进行手势信号采集的摄像头设备，同时为机器人配备与摄像头设备光轴平行分布的测距装置，使得摄像头设备和测距装置共同构成手势动作采集工作组；
第二步，手势识别信号预制，在完成第一步作业后，首先设定测距装置的有效检测识别距离，同时设定摄像头设备视频信号采集范围，并建立视频信号采集边界，然后在视频信号采集范围内以视频信号采集范围中线点为原点，建立动作识别三维坐标系，最后根据机器人运行要求，为机器人预置各类控制手势的运行轨迹嵌入到动作识别三维坐标系中，并为控制手势的运行轨在识别三维坐标系中设定若干控制节点，然后为每个控制节点在三维方向均赋予修正变量参数，然后将匹配好的控制手势存储到机器人的数据库中；
第三步，手势识别，在机器人运行过程中，首先通过测距装置对发出控制信号的手势源与机器人间的检测距离进行测定，仅在手势源处于设定的检测范围内后再启动摄像头设备，然后由摄像头设备对手势信号运行范围进行匹配，仅在手势运行轨迹80％以上处于视频信号采集范围时方可进行手势识别，在进行手势识别时，首相记录手势运行轨迹，然后将手势运行轨迹嵌入到别三维坐标系中，并将手势运行轨迹与第二步设定的控制节点进行匹配，并在控制节点进行匹配度不小于30％时，将检测到的手势轨迹与第二步预存的预置各类控制手势进行匹配运行，在匹配运算时，通过第二步中的修正变量参数对当前手势运行轨迹的各控制节点参数进行修正，并使其与预置各类控制手势进行匹配，并以相似度不小于30％的预置控制手势作为机器人控制信号；
第四步，数据更新，在机器人运行过程中，一方面通过通讯设备为机器人录入新的预置各类控制手势的运行轨迹，另一方面通过摄像头设备现场采集各类手势信号作为新的预置各类控制手势的运行轨迹，然后将新的各类预置各类控制手势的运行轨迹返回到第二步进行处理，作为机器人控制手势使用。
进一步的，所述的手势动作采集工作组的信号采集范围为圆心角呈90°—120°的扇形区域。
进一步的，所述的第二步中视频信号采集范围为摄像头设备在满足当前视频信号采集最大区域面积的50％—90％。
进一步的，所述的第二步中，识别三维坐标系中的每个手势的运行轨迹均设至少10个控制节点。
进一步的，所述的第二步中修正变量参数均为在识别三维坐标系X轴、Y轴及Z轴的正方向和负方向上偏移量不超过X轴、Y轴及Z轴有效量程50％。
进一步的，所述的第三步中，在进行匹配运算是，若多个与预置控制手势与视频装置采集的手势信号相似时，则选取相似度最高的预置控制手势作为机器人控制信号。
本发明系统结构简单，运行自动化程度高，通用性好，一方面可有效的满足机器人通过手势控制作业的灵活性、手势识别精度和控制精度，另一方面可在手势控制过程中，对操作人员手势进行不断的自动学习更行，从而达到在提高手势操控作业控制识别精度的同时，另有有效的提高了手势操控系统对不操控者行为习惯的适应能力，极大的提高机器人手势操控的灵活性和个性化选择空间。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种机器人手势识别控制方法，包括以下步骤：
第一步，硬件配置，首先为机器人上配置用于进行手势信号采集的摄像头设备，同时为机器人配备与摄像头设备光轴平行分布的测距装置，使得摄像头设备和测距装置共同构成手势动作采集工作组；
第二步，手势识别信号预制，在完成第一步作业后，首先设定测距装置的有效检测识别距离，同时设定摄像头设备视频信号采集范围，并建立视频信号采集边界，然后在视频信号采集范围内以视频信号采集范围中线点为原点，建立动作识别三维坐标系，最后根据机器人运行要求，为机器人预置各类控制手势的运行轨迹嵌入到动作识别三维坐标系中，并为控制手势的运行轨在识别三维坐标系中设定若干控制节点，然后为每个控制节点在三维方向均赋予修正变量参数，然后将匹配好的控制手势存储到机器人的数据库中；
第三步，手势识别，在机器人运行过程中，首先通过测距装置对发出控制信号的手势源与机器人间的检测距离进行测定，仅在手势源处于设定的检测范围内后再启动摄像头设备，然后由摄像头设备对手势信号运行范围进行匹配，仅在手势运行轨迹80％以上处于视频信号采集范围时方可进行手势识别，在进行手势识别时，首相记录手势运行轨迹，然后将手势运行轨迹嵌入到别三维坐标系中，并将手势运行轨迹与第二步设定的控制节点进行匹配，并在控制节点进行匹配度不小于30％时，将检测到的手势轨迹与第二步预存的预置各类控制手势进行匹配运行，在匹配运算时，通过第二步中的修正变量参数对当前手势运行轨迹的各控制节点参数进行修正，并使其与预置各类控制手势进行匹配，并以相似度不小于30％的预置控制手势作为机器人控制信号；
第四步，数据更新，在机器人运行过程中，一方面通过通讯设备为机器人录入新的预置各类控制手势的运行轨迹，另一方面通过摄像头设备现场采集各类手势信号作为新的预置各类控制手势的运行轨迹，然后将新的各类预置各类控制手势的运行轨迹返回到第二步进行处理，作为机器人控制手势使用。
本实施例中，所述的手势动作采集工作组的信号采集范围为圆心角呈90°—120°的扇形区域。
本实施例中，所述的第二步中视频信号采集范围为摄像头设备在满足当前视频信号采集最大区域面积的50％—90％。
本实施例中，所述的第二步中，识别三维坐标系中的每个手势的运行轨迹均设至少10个控制节点。
本实施例中，所述的第二步中修正变量参数均为在识别三维坐标系X轴、Y轴及Z轴的正方向和负方向上偏移量不超过X轴、Y轴及Z轴有效量程50％。
本实施例中，所述的第三步中，在进行匹配运算是，若多个与预置控制手势与视频装置采集的手势信号相似时，则选取相似度最高的预置控制手势作为机器人控制信号。
本发明系统结构简单，运行自动化程度高，通用性好，一方面可有效的满足机器人通过手势控制作业的灵活性、手势识别精度和控制精度，另一方面可在手势控制过程中，对操作人员手势进行不断的自动学习更行，从而达到在提高手势操控作业控制识别精度的同时，另有有效的提高了手势操控系统对不操控者行为习惯的适应能力，极大的提高机器人手势操控的灵活性和个性化选择空间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的机器人手势识别控制方法包括以下步骤：
第一步，硬件配置，首先为机器人上配置用于进行手势信号采集的摄像头设备，同时为机器人配备与摄像头设备光轴平行分布的测距装置，使得摄像头设备和测距装置共同构成手势动作采集工作组；
第二步，手势识别信号预制，在完成第一步作业后，首先设定测距装置的有效检测识别距离，同时设定摄像头设备视频信号采集范围，并建立视频信号采集边界，然后在视频信号采集范围内以视频信号采集范围中线点为原点，建立动作识别三维坐标系，最后根据机器人运行要求，为机器人预置各类控制手势的运行轨迹嵌入到动作识别三维坐标系中，并为控制手势的运行轨迹在识别三维坐标系中设定若干控制节点，然后为每个控制节点在三维方向均赋予修正变量参数，然后将匹配好的控制手势存储到机器人的数据库中；
第三步，手势识别，在机器人运行过程中，首先通过测距装置对发出控制信号的手势源与机器人间的检测距离进行测定，仅在手势源处于设定的检测范围内后再启动摄像头设备，然后由摄像头设备对手势信号运行范围进行匹配，仅在手势运行轨迹80％以上处于视频信号采集范围时方可进行手势识别，在进行手势识别时，首先记录手势运行轨迹，然后将手势运行轨迹嵌入到识别三维坐标系中，并将手势运行轨迹与第二步设定的控制节点进行匹配，并在控制节点进行匹配度不小于30％时，将检测到的手势轨迹与第二步预存的预置各类控制手势进行匹配运行，在匹配运算时，通过第二步中的修正变量参数对当前手势运行轨迹的各控制节点参数进行修正，并使其与预置各类控制手势进行匹配，并以相似度不小于30％的预置控制手势作为机器人控制信号；
第四步，数据更新，在机器人运行过程中，一方面通过通讯设备为机器人录入新的预置各类控制手势的运行轨迹，另一方面通过摄像头设备现场采集各类手势信号作为新的预置各类控制手势的运行轨迹，然后将新的各类预置各类控制手势的运行轨迹返回到第二步进行处理，作为机器人控制手势使用。
2.根据权利要求1所述的一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的手势动作采集工作组的信号采集范围为圆心角呈90°—120°的扇形区域。
3.根据权利要求1所述的一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的第二步中视频信号采集范围为摄像头设备在满足当前视频信号采集最大区域面积的50％—90％。
4.根据权利要求1所述的一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的第二步中，识别三维坐标系中的每个手势的运行轨迹均设至少10个控制节点。
5.根据权利要求1所述的一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的第二步中修正变量参数均为在识别三维坐标系X轴、Y轴及Z轴的正方向和负方向上偏移量不超过X轴、Y轴及Z轴有效量程50％。
6.根据权利要求1所述的一种机器人手势识别控制方法，其特征在于，所述的第三步中，在进行匹配运算时，若多个与预置控制手势与视频装置采集的手势信号相似时，则选取相似度最高的预置控制手势作为机器人控制信号。
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