CN110039546A - 用于控制机器人动作的方法及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种用于控制机器人动作的方法及机器人。该方法包括：预先编写记录机器人动作的文件；根据所述记录机器人动作的文件来生成控制机器人的舵机的控制指令；以及响应于所述控制指令，所述机器人的相应舵机操作所述机器人的相应部位动作。本发明实施例通过软硬件结合的方式来达到对机器人动作的控制。

Description

用于控制机器人动作的方法及机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于控制机器人动作的方法及机器人。
背景技术
随着机器人应用逐渐从工业领域向服务、医疗、娱乐、教育等领域渗透，人型机器人已经成为机器人技术领域一个主要的研究方向。
在使用人型机器人的过程中，除了最基本的机器人参数校调，动作声音编辑等，常常需要使用人型机器人来完成一系列的动作，以实现某种目标，如跳舞等。这就需要对人型机器人的动作进行较为复杂的编辑。人型机器人的动作编程是人型机器人研究中的重要领域之一。
怎样制作人型机器人的舞动动作？现有的方式有通过动作捕捉系统，捕捉真人动作再作用于机器人；也有通过掰动实体机器人舵机，并一帧帧的记录舵机值来制作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种创新型的用于控制机器人动作的方法及机器人。
本发明的一个方面提供一种用于控制机器人动作的方法，其包括：预先编写记录机器人动作的文件；根据所述记录机器人动作的文件来生成控制机器人的舵机的控制指令；以及响应于所述控制指令，所述机器人的相应舵机操作所述机器人的相应部位动作。
进一步地，所述方法还包括：接收外部的启动指示，并响应于所述启动指示来生成所述控制指令。
进一步地，所述预先编写记录机器人动作的文件包括：在三维动画软件中创建所述机器人的虚拟模型；通过所述三维动画软件为所述虚拟模型编辑运动动画；及对所述虚拟模型的运动动画进行动作转换生成所述记录机器人动作的文件。
进一步地，所述三维动画软件包括3D Max或Maya。
进一步地，所述动作转换包括：将所述运动动画从所述三维动画软件中导出并以第一文件格式保存；从所述第一文件格式中读取出所述虚拟模型的动作数据；及对所述虚拟模型的动作数据进行数据映射并以第二文件格式保存作为所述记录机器人动作的文件。
进一步地，所述第一文件格式包括fbx动画文件格式。
进一步地，所述数据映射包括：将所述虚拟模型的关节节点与所述机器人的舵机相匹配。
进一步地，所述匹配包括：对所述机器人的舵机进行编号；对所述虚拟模型的关节节点进行编号；及设置所述关节节点与所述舵机之间的对应关系。
进一步地，所述数据映射还包括：根据所述机器人的舵机的摆放位置与朝向来确定使用所述虚拟模型的关节节点哪个维度的数据。
进一步地，所述数据映射还包括：将所述虚拟模型的关节节点的数据范围映射到所述机器人的舵机的数据取值范围上。
本发明的另一个方面还提供一种机器人，其包括用于操作机器人的各个部位运动的多个舵机、存储一预先编写好的记录机器人动作的文件的存储器以及控制器。所述控制器被配置为根据所述记录机器人动作的文件来生成控制所述多个舵机中相应舵机的控制指令，响应于所述控制指令，所述多个舵机中的相应舵机操作所述机器人的相应部位动作。
进一步地，所述控制器还被配置为：接收外部的启动指示，并响应于所述启动指示来生成所述控制指令。
进一步地，所述记录机器人动作的文件通过以下步骤被编写获得：在三维动画软件中创建所述机器人的虚拟模型；通过所述三维动画软件为所述虚拟模型编辑运动动画；及对所述虚拟模型的运动动画进行动作转换生成所述记录机器人动作的文件。
本发明实施例的用于控制机器人动作的方法及机器人提出了一种创新型的机器人舞动动作制作流程，通过使用三维动画软件来制作机器人的动作，并且，将其以一种所需的格式保存起来作为一个单独的文件，并且，根据该记录机器人动作的文件来生成控制指令，从而通过软硬件结合的方式来达到对机器人动作的控制。
附图说明
图1所示为本发明用于控制机器人动作的方法的一个实施例的流程图；
图2所示为图1所示的预先编写记录机器人动作的文件的一个实施例的步骤图；
图3所示为本发明机器人的一个实施例的示意性框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
图1为本发明用于控制机器人动作的方法的一个实施例的流程图。如图1所示，本发明实施例的用于控制机器人动作的方法例如可以应用于对人型机器人的舞动动作的控制，该方法可以包括步骤S1至步骤S3。
在步骤S1中，预先编写记录机器人动作的文件。
图2所示为步骤S1中的预先编写记录机器人动作的文件的一个实施例的步骤图。如图2所示，在一个实施例中，步骤S1的预先编写记录机器人动作的文件可以包括步骤S11至步骤S13。
在步骤S11中，在三维动画软件中创建机器人的虚拟模型。三维动画软件包括例如但不限于3D Max或Maya。
在步骤S12中，通过三维动画软件为虚拟模型编辑运动动画。运动动画可以包括虚拟模型数据以及动作数据等。
在步骤S13中，对虚拟模型的运动动画进行动作转换生成记录机器人动作的文件。
继续参照图2所示，在一些实施例中，步骤S13的动作转换可以包括如下步骤S131至步骤S133。
在步骤S131中，将运动动画从三维动画软件中导出并以第一文件格式保存。第一文件格式包括例如但不限于fbx动画文件格式。
在步骤S132中，从第一文件格式中读取出虚拟模型的动作数据。
在步骤S133中，对虚拟模型的动作数据进行数据映射并以第二文件格式保存作为记录机器人动作的文件。
由于机器人物理实体的运动是使用舵机(servo)来实现的，通过转动一系列的舵机来控制机器人的肢体运动，而在三维动画软件中虚拟模型的动画是通过关节节点(joint)来表达的，一个三维虚拟模型有许许多多的关节节点，一个机器人例如人型机器人有数十个舵机，因此，在数据映射的过程中，需要把虚拟模型的哪个关节节点的数据读取出来，再去设置到机器人的哪个舵机上，故需要将虚拟模型的关节节点与机器人的舵机相匹配。
在一个实施例中，将虚拟模型的关节节点与机器人的舵机相匹配可以包括如下步骤：对机器人的舵机(servo)进行编号，例如第一舵机servo1、第二舵机servo2、第三舵机servo3……；对虚拟模型的关节节点(joint)进行编号，例如第一关节节点joint1、第二关节节点joint2、第三关节节点joint3……；设置关节节点(joint)与舵机(servo)之间的对应关系。例如，可以将第一关节节点joint1与第一舵机servo1相对应，将第二关节节点joint2与第二舵机servo2相对应，将第三关节节点joint3与第三舵机servo3相对应。当然，在实际的机器人中，机器人的舵机数量与三维虚拟模型的关节节点数量并非相同，在这种情况下，例如三维虚拟模型的关节节点数量多余机器人的舵机数量，则也可以将一个舵机与多个关节节点对应起来。总之，在实际制作机器人动作的过程中，可以具体根据机器人的舵机和三维虚拟模型的关节节点的数量关系来设置合适的对应关系。
另外，在机器人物理实体中，每个舵机只有一个运动维度，而三维虚拟模型中，每个关节节点具有三个维度(X、Y、Z)的运动。因此，需要使用关节哪个维度的数据，故在数据映射的过程中，需要根据实体机器人的舵机的摆放位置与朝向来确定使用虚拟模型的关节节点哪个维度的数据。
此外，机器人的舵机的可设置范围是0～1023，而关节的取值范围是-180°～180°，因此，在数据映射的过程中，需要将虚拟模型的关节节点的数据范围映射到机器人的舵机的数据取值范围上。
因此，经过上述数据映射，可以将三维虚拟模型的关节节点的动作转换为实体机器人的舵机的动作数据。
在步骤S2中，根据记录机器人动作的文件来生成控制机器人的舵机的控制指令，然后，过程可以前进到步骤S3。
在一个实施例中，本发明实施例的用于控制机器人动作的方法还可以包括步骤S4。在步骤S4中，接收外部的启动指示，并且，响应该启动指示来生成控制机器人的舵机的控制指令。
在步骤S3中，响应于该控制指令，机器人的相应舵机操作机器人的相应部位动作。
本发明实施例的用于控制机器人动作的方法提出了一种创新型的机器人舞动动作制作流程，通过使用三维动画软件来制作机器人的动作，并且，将其以一种所需的格式保存起来作为一个单独的文件，并且，根据该记录机器人动作的文件来生成控制指令，从而通过软硬件结合的方式来达到对机器人动作的控制。
本发明实施例还提供了一种机器人。图3为本发明机器人的一个实施例的示意性框图。如图3所示，本发明实施例的机器人100包括多个舵机1、存储器2及控制器3。多个舵机1可以用来操作机器人100的各个部位运动。存储器2可以存储一预先编写好的记录机器人动作的文件20。控制器3可以根据该记录机器人动作的文件20来生成控制多个舵机1中相应舵机1的控制指令，响应于控制指令，多个舵机1中的相应舵机1可以操作机器人100的相应部位动作。
在一个实施例中，控制器3还可以接收外部的启动指示，并且，响应于该启动指示来生成控制机器人100相应舵机1的控制指令。
记录机器人动作的文件20可以参照上文用于控制机器人动作的方法中提出的记录机器人动作的文件的编写过程来预先编写好，故在此不再赘述。
本发明实施例的机器人100具有与上述用于控制机器人动作的方法相类似的有益技术效果，故在此亦不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于控制机器人动作的方法，其特征在于：其包括：
预先编写记录机器人动作的文件；
根据所述记录机器人动作的文件来生成控制机器人的舵机的控制指令；以及
响应于所述控制指令，所述机器人的相应舵机操作所述机器人的相应部位动作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其还包括：
接收外部的启动指示，并响应于所述启动指示来生成所述控制指令。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述预先编写记录机器人动作的文件包括：
在三维动画软件中创建所述机器人的虚拟模型；
通过所述三维动画软件为所述虚拟模型编辑运动动画；及
对所述虚拟模型的运动动画进行动作转换生成所述记录机器人动作的文件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述三维动画软件包括3D Max或Maya。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述动作转换包括：
将所述运动动画从所述三维动画软件中导出并以第一文件格式保存；
从所述第一文件格式中读取出所述虚拟模型的动作数据；及
对所述虚拟模型的动作数据进行数据映射并以第二文件格式保存作为所述记录机器人动作的文件。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述第一文件格式包括fbx动画文件格式。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述数据映射包括：将所述虚拟模型的关节节点与所述机器人的舵机相匹配。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述匹配包括：
对所述机器人的舵机进行编号；
对所述虚拟模型的关节节点进行编号；及
设置所述关节节点与所述舵机之间的对应关系。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述数据映射还包括：根据所述机器人的舵机的摆放位置与朝向来确定使用所述虚拟模型的关节节点哪个维度的数据。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述数据映射还包括：将所述虚拟模型的关节节点的数据范围映射到所述机器人的舵机的数据取值范围上。
11.一种机器人，其特征在于：其包括：
多个舵机，其用于操作机器人的各个部位运动；
存储器，其被配置为存储一预先编写好的记录机器人动作的文件；以及
控制器，其被配置为根据所述记录机器人动作的文件来生成控制所述多个舵机中相应舵机的控制指令，响应于所述控制指令，所述多个舵机中的相应舵机操作所述机器人的相应部位动作。
12.如权利要求11所述的机器人，其特征在于：所述控制器还被配置为：接收外部的启动指示，并响应于所述启动指示来生成所述控制指令。
13.如权利要求11或12所述的机器人，其特征在于：所述记录机器人动作的文件通过以下步骤被编写获得：
在三维动画软件中创建所述机器人的虚拟模型；
通过所述三维动画软件为所述虚拟模型编辑运动动画；及
对所述虚拟模型的运动动画进行动作转换生成所述记录机器人动作的文件。
14.如权利要求13所述的机器人，其特征在于：所述三维动画软件包括3D Max或Maya。
15.如权利要求13所述的机器人，其特征在于：所述动作转换包括：
将所述运动动画从所述三维动画软件中导出并以第一文件格式保存；
从所述第一文件格式中读取出所述虚拟模型的动作数据；及
对所述虚拟模型的动作数据进行数据映射并以第二文件格式保存作为所述记录机器人动作的文件。
16.如权利要求15所述的机器人，其特征在于：所述第一文件格式包括fbx动画文件格式。
17.如权利要求15所述的机器人，其特征在于：所述数据映射包括：将所述虚拟模型的关节节点与所述机器人的舵机相匹配。
18.如权利要求17所述的机器人，其特征在于：所述匹配包括：
对所述机器人的舵机进行编号；
对所述虚拟模型的关节节点进行编号；及
设置所述关节节点与所述舵机之间的对应关系。
19.如权利要求15所述的机器人，其特征在于：所述数据映射还包括：根据所述机器人的舵机的摆放位置与朝向来确定使用所述虚拟模型的关节节点哪个维度的数据。
20.如权利要求15所述的机器人，其特征在于：所述数据映射还包括：将所述虚拟模型的关节节点的数据范围映射到所述机器人的舵机的数据取值范围上。
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