CN110125935A - 一种基于rfid的机器人手势控制方法 - Google Patents

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杨振宇
宋宇
张朔
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Abstract

一种基于RFID的机器人手势控制方法，包括如下步骤：安装并初始化RFID系统，建立PC端与RFID阅读器的通信，发送控制信息启动RFID阅读器正常工作；RFID阅读器通过其天线发送激活信号，通过天线阵列，采集相位数据，主机端获取标签相位数据集合，在每一时刻，控制模块内核的条件控制语句根据EPC编码信息和天线端口号将其细分为由不同天线获得各标签的实时相位值，读取RFID标签的信号参数；RFID阅读器将读取的标签EPC和相位数据传输到PC端；PC端对实时传输的相位数据进行计算处理以及判断；获得当前的手势识别的信息后，PC端将手势相对应的指令发送至机器人，机器人接收指令完成相应动作。本发明使用良好的算法使得结果更可信，准确度更高。

Description

一种基于RFID的机器人手势控制方法
技术领域
本发明涉及RFID射频识别技术，尤其涉及一种基于RFID的机器人手势控制方法。
背景技术
随着社会经济的高速发展，人们开始追求安全便捷的工作生活环境，智能设备随之迅猛发展，智能机器人作为一种智能设备已经慢慢的走进了人们的工作与生活中，智能机器人具有感应机构与执行机构，可以进行传感信息处理、实现控制与操作的能力，其内部设置有智能处理单元，可以采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，进而发出控制指令指挥机器人的动作，其智能化的工作模式给人们的工作和管理带来了极大的方便，有效地提高了人们的工作效率，减轻了人们的工作负担。
RFID技术，又称无线射频识别技术，是一种通信技术，俗称电子标签，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，射频一般是微波，
1-1000GHZ，适用于短距离识别通信。
近年来RFID技术主要用于机器人的室内定位，应用范围不广，但通过RFID技术识别手势并转换成相关指令的应用前景还十分广泛。
发明内容
本发明提供一种基于RFID的机器人手势控制系统，该系统可以将RFID射频标签信号转换成数据，并通过数据分类转换成相应指令传输给机器人执行。该系统有利于简化机器人的控制操作，扩展机器人的操作方式。
一种基于RFID的机器人手势控制方法，包括如下步骤：
步骤1，安装并初始化RFID系统：在待定位室内的地面上铺设若干数量的电子标签，在机器人身上安装读写器及天线，读写器和上位机连接；以待定位室内为定位区域，建立逻辑坐标系，将逻辑坐标系下的每个电子标签的位置坐标存储于电子标签的内存中；将RFID标签佩戴到手指指定位置，标签借助手套、指环等物件佩戴到手指上，在这其中每个标签存储唯一的一个EPC编码；
步骤2，建立PC端与RFID阅读器的通信，发送控制信息启动RFID阅读器正常工作；
步骤3，RFID阅读器通过其天线发送激活信号，通过天线阵列，采集相位数据，主机端获取标签相位数据集合，在每一时刻，控制模块内核的条件控制语句根据EPC编码信息和天线端口号将其细分为由不同天线获得各标签的实时相位值，读取RFID标签的信号参数；
步骤4，RFID阅读器将读取的标签EPC和相位数据传输到PC端；
步骤5，PC端对实时传输的相位数据进行计算处理以及判断；
所述计算处理，在PC端，包括对采集的相位数据进行平滑处理和滤波处理；处理完成后，将相位数据通过公式计算得到标签间相应的距离差，并输出与距离差相关的数据序列，将得到的数据序列与初始预设的数据序列进行相似度匹配实现手势识别；
步骤6，获得当前的手势识别的信息后，PC端将手势相对应的指令发送至机器人，机器人接收指令完成相应动作。
进一步地，所述步骤3中，所述天线和标签可根据实际的需求进行不同个数的布置，例如用到3个天线和5个标签，可以分别表示为天线A＝{a1,a2,a3}，标签T＝{tag1,tag2,tag3,tag4,tag5}，相位数据集可以用3×5矩阵Θ表示，则Θ满足：
进一步地，所述步骤5中，采用滑动平均滤波器来给相位参数去噪。
进一步地，所述步骤5中，通过对相位与距离相关性研究，采用数据序列的计算方法，首先采集手势的特征，通过距离差来体现这种特征，而且在用户使用该产品之前，通过预设指令，得到初始的手势数据对应数据序列；然后当用户使用时，系统通过对用户的手势进行分析得到的数据序列，与初始数据序列进行相似度匹配，实现手势识别，然后通过蓝牙为机器人发送信号。
进一步地，所述步骤6中，PC端通过蓝牙与机器人连接，PC端为发送方，机器人为接受方，PC端将对应的操作指令发送给机器人，机器人通过单片机烧录的接收程序读取数据包，进而执行对应动作。
本发明达到的有益效果为：
1、本发明通过RFID技术读取标签的运动信号并对信号进行分析处理，可以获得标签的运动方向和方式，扩展了RFID技术的应用方式。
2、本发明通过多样的波形分析，可以对较为精细化的动作进行分类，从而实现生成更多的动作指令。
3、本发明能够将RFID信号转换成相应的操纵指令，从而控制机器人完成各种操作，应用范围广泛。
4、本发明使用良好的算法使得结果更可信，准确度更高。
附图说明
图1为本发明所述的方法步骤流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种基于RFID的机器人手势控制方法，包括如下步骤：
步骤1，安装并初始化RFID系统：在待定位室内的地面上铺设若干数量的电子标签，在机器人身上安装读写器及天线，读写器和上位机连接；以待定位室内为定位区域，建立逻辑坐标系，将逻辑坐标系下的每个电子标签的位置坐标存储于电子标签的内存中；将RFID标签佩戴到手指指定位置，标签借助手套、指环等物件佩戴到手指上，在这其中每个标签存储唯一的一个EPC编码。
步骤2，建立PC端与RFID阅读器的通信，发送控制信息启动RFID阅读器正常工作。
步骤3，RFID阅读器通过其天线发送激活信号，通过天线阵列，采集相位数据，主机端获取标签相位数据集合，在每一时刻，控制模块内核的条件控制语句根据EPC编码信息和天线端口号将其细分为由不同天线获得各标签的实时相位值，读取RFID标签的信号参数。
所述步骤3中，所述天线和标签可根据实际的需求进行不同个数的布置，例如用到3个天线和5个标签，可以分别表示为天线A＝{a1,a2,a3}，标签T＝{tag1,tag2,tag3,tag4,tag5}，相位数据集可以用3×5矩阵Θ表示，则Θ满足：
步骤4，RFID阅读器将读取的标签EPC和相位数据传输到PC端。
步骤5，PC端对实时传输的相位数据进行计算处理以及判断。
所述计算处理，在PC端，对采集的相位数据采用滑动平均滤波器来进行平滑处理和滤波处理；处理完成后，将相位数据通过公式计算得到标签间相应的距离差，并输出与距离差相关的数据序列，将得到的数据序列与初始预设的数据序列进行相似度匹配实现手势识别。
通过对相位与距离相关性研究，采用数据序列的计算方法，首先采集手势的特征，通过距离差来体现这种特征，而且在用户使用该产品之前，通过预设指令，得到初始的手势数据对应数据序列；然后当用户使用时，系统通过对用户的手势进行分析得到的数据序列，与初始数据序列进行相似度匹配，实现手势识别，然后通过蓝牙为机器人发送信号。
步骤6，获得当前的手势识别的信息后，PC端将手势相对应的指令发送至机器人，机器人接收指令完成相应动作。
所述步骤6中，PC端通过蓝牙与机器人连接，PC端为发送方，机器人为接受方，PC端将对应的操作指令发送给机器人，机器人通过单片机烧录的接收程序读取数据包，进而执行对应动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于RFID的机器人手势控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，安装并初始化RFID系统：在待定位室内的地面上铺设若干数量的电子标签，在机器人身上安装读写器及天线，读写器和上位机连接；以待定位室内为定位区域，建立逻辑坐标系，将逻辑坐标系下的每个电子标签的位置坐标存储于电子标签的内存中；将RFID标签佩戴到手指指定位置，标签借助手套、指环等物件佩戴到手指上，在这其中每个标签存储唯一的一个EPC编码；
步骤2，建立PC端与RFID阅读器的通信，发送控制信息启动RFID阅读器正常工作；
步骤3，RFID阅读器通过其天线发送激活信号，通过天线阵列，采集相位数据，主机端获取标签相位数据集合，在每一时刻，控制模块内核的条件控制语句根据EPC编码信息和天线端口号将其细分为由不同天线获得各标签的实时相位值，读取RFID标签的信号参数；
步骤4，RFID阅读器将读取的标签EPC和相位数据传输到PC端；
步骤5，PC端对实时传输的相位数据进行计算处理以及判断；
所述计算处理，在PC端，包括对采集的相位数据进行平滑处理和滤波处理；处理完成后，将相位数据通过公式计算得到标签间相应的距离差，并输出与距离差相关的数据序列，将得到的数据序列与初始预设的数据序列进行相似度匹配实现手势识别；
步骤6，获得当前的手势识别的信息后，PC端将手势相对应的指令发送至机器人，机器人接收指令完成相应动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的机器人手势控制方法，其特征在于：所述步骤3中，所述天线和标签可根据实际的需求进行不同个数的布置，例如用到3个天线和5个标签，可以分别表示为天线A＝{a1,a2,a3}，标签T＝{tag1,tag2,tag3,tag4,tag5}，相位数据集可以用3×5矩阵Θ表示，则Θ满足：
3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的机器人手势控制方法，其特征在于：所述步骤5中，采用滑动平均滤波器来给相位参数去噪。
4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的机器人手势控制方法，其特征在于：所述步骤5中，通过对相位与距离相关性研究，采用数据序列的计算方法，首先采集手势的特征，通过距离差来体现这种特征，而且在用户使用该产品之前，通过预设指令，得到初始的手势数据对应数据序列；然后当用户使用时，系统通过对用户的手势进行分析得到的数据序列，与初始数据序列进行相似度匹配，实现手势识别，然后通过蓝牙为机器人发送信号。
5.根据权利要求1所述的一种基于RFID的机器人手势控制方法，其特征在于：所述步骤6中，PC端通过蓝牙与机器人连接，PC端为发送方，机器人为接受方，PC端将对应的操作指令发送给机器人，机器人通过单片机烧录的接收程序读取数据包，进而执行对应动作。
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