CN110427106B - 体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质。该方法包括:当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据。通过本发明,规避了生物体动作的模糊性和往复性,使得采集的体感动作数据能准确反映体感动作的真实意图。
Description
技术领域
本发明涉及控制技术领域,尤其涉及体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
现在针对关节型机器人、AGV小车等多自由度运动体的控制方式主要有编程示教和拖动示教等方式,前者实时性差,且对空间想象能力要求较高,后者安全性较低,且应用成本较高。
为此,一些最新研究中提出通过体感动作对运动体进行示教,即通过采集体感动作数据,并将体感动作数据转换成运动控制指令,以供运动体执行运动控制指令。但在这种方式下,由于生物体动作的模糊性和往复性,导致采集的体感动作数据中存在一些多余的数据,即导致采集的体感动作数据不能准确反映体感动作的真实意图。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种体感动作数据处理方法、设备及计算机可读存储介质,旨在解决现有技术中由于生物体动作的模糊性和往复性,导致采集的体感动作数据无法准确反映体感动作的真实意图的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供一种体感动作数据处理方法,所述体感动作数据处理方法包括以下步骤:
当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;
根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据。
可选的,所述根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据的步骤包括:
当所述预置按钮为单轴运动按钮时,获取所述体感动作数据中特定向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
可选的,所述获取所述体感动作数据中特定向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据的步骤包括:
确定所述体感动作数据对应的体感动作的向量最大分量;
获取所述体感动作数据中所述向量最大分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
可选的,在所述根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据的步骤之后,还包括:
根据所述有效体感动作数据,即控制装置在大地坐标系{G}下的位置姿态矢量得到每个采样周期对应的控制装置坐标系{Ci}(i=0,1,2,…)与{G}的空间转换矩阵其中{C0}特指所述控制装置被激活时刻的初始坐标系;
根据预置缩放系数,对所述运动矢量进行缩放,得到被控装置的相对运动矢量其中,所述{Ai}(i=0,1,2,…)为控制装置被激活后,每个采样周期对应的被控装置的坐标系,{A0}特指控制装置被激活时刻被控装置的初始坐标系;
检测所述被控装置是否具备空间位姿感知能力;
基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置,以供所述被控装置的主动轴按照所述主动轴相对运动位移进行运动。
可选的,在所述基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置,以供所述被控装置的主动轴按照所述主动轴相对运动位移进行运动的步骤之前,还包括:
若所述被控装置具备空间位姿感知能力,则根据控制装置从激活时刻开始每个采样周期被控装置坐标系{Ai}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位置姿态矢量得到{Ai}与{G}之间的空间转换矩阵以及,根据由获得的加之得到{Ai}与{G}之间的转换矩阵
可选的,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
可选的,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
当空间坐标动态映射机制开启时,根据公式:
其中,K为预置缩放系数阵列,为控制装置激活后每个采样周期控制装置坐标系{Ci}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位姿矢量;特指控制装置被激活时刻控制装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量;为控制装置激活后每个采样周期被控装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量;特指控制装置被激活时刻被控装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量,并执行所述根据控制装置从激活时刻开始每个采样周期被控装置坐标系{Ai}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位置姿态矢量得到{Ai}与{G}之间的空间转换矩阵的步骤。
可选的,所述基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置的步骤包括:
根据所述被控装置的主动轴相对运动位移得到运动参数;
检测所述运动参数是否小于预设运动参数;
若所述运动参数小于预设运动参数,则基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种体感动作数据处理设备,所述体感动作数据处理设备包括:预置按钮、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的体感动作数据处理程序,所述预置按钮对应有预置好的数据处理规则,所述体感动作数据处理程序被处理器执行时实现如上所述的体感动作数据处理方法的步骤。
此外,为实现上述目的,本发明还提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有体感动作数据处理程序,所述体感动作数据处理程序被处理器执行时实现如上所述的体感动作数据处理方法的步骤。
本发明中,当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据。通过本发明,规避了生物体动作的模糊性和往复性,使得采集的体感动作数据能准确反映体感动作的真实意图。
附图说明
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的体感动作数据处理设备结构示意图;
图2为本发明体感动作数据处理方法第一实施例的流程示意图;
图3为本发明体感动作数据处理方法一实施例中控制装置的结构示意图;
图4为现有技术中控制被控装置运动的场景示意图;
图5为本发明体感动作数据处理方法一实施例中通过有效体感动作数据控制被控装置运动的场景示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
如图1所示,图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的体感动作数据处理设备结构示意图。
如图1所示,该体感动作数据处理设备可以包括:处理器1001,例如CPU,网络接口1004,用户接口1003,存储器1005,通信总线1002。其中,通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard),可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器,也可以是稳定的存储器(non-volatile memory),例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解,图1中示出的体感动作数据处理设备结构并不构成对体感动作数据处理设备的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。
如图1所示,作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及体感动作数据处理程序。
在图1所示的体感动作数据处理设备中,网络接口1004主要用于连接后台服务器,与后台服务器进行数据通信;用户接口1003主要用于连接客户端(用户端),与客户端进行数据通信;而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的体感动作数据处理程序,并执行以下体感动作数据处理方法各个实施例的步骤。
参照图2,图2为本发明体感动作数据处理方法第一实施例的流程示意图。
在一实施例中,体感动作数据处理方法包括:
步骤S10,当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;
本实施例中,如图3所示,图3为本发明体感动作数据处理方法一实施例中控制装置的结构示意图。如图3所示,控制装置由内置位姿传感器、无线收发器、电池盒和控制面板等组成,其中无线收发器采用5G、蓝牙、Wifi或LoRa等无线通信模块,亦可改制成兼容现场总线等有线通信模块,主要实现控制装置与被控装置的通信;位姿传感器包括定位传感器(北斗、GPS或GLONASS等天文导航系统,或者其他体制的定位装置)和姿态传感器(陀螺、加速度计或光纤惯组等姿态感应装置,或者其他体制的姿态感知装置),用于感知装置的空间位置和姿态;控制面板提供指令输入装置,不限于实体或虚拟按钮,还可为滑块、语音输入等其他指令输入形式;电池盒为装置提供电能。
一实施例中,如图3所示,控制装置的控制面板上设置有三个按钮,分别为按钮A、按钮B、按钮C。预定义按钮功能为:按钮A结合按钮B和C可完成控制装置的空间坐标映射预定义,按钮B或按钮C被激活时,开启位姿传感器,以供获取位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据。该体感动作数据即控制装置被激活时每个采样周期通过位姿传感器采样获取的相对于大地坐标系{G}的空间位置分量和姿态角分量,可以表示为:
通过本实施例,仅在预置按钮被激活期间,才获取体感动作数据,规避了生物体动作的往复性。
步骤S20,根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据。
本发明一实施例中,预置按钮对应的数据处理规则为:若被激活的按钮为按钮B,则以获取到的体感动作数据作为有效体感动作数据;若被激活的按钮为按钮C,则以获取到的体感动作数据中一向量分量对应的数据作为有效体感动作数据。当然,也可以是若被激活的按钮为按钮C,则以获取到的体感动作数据作为有效体感动作数据;若被激活的按钮为按钮B,则以获取到的体感动作数据中一向量分量对应的数据作为有效体感动作数据。
一实施例中,步骤S20包括:
步骤S201,当所述预置按钮为单轴运动按钮时,获取所述体感动作数据中特定向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
本实施例中,若被激活的预置按钮为单轴运动按钮,则获取体感动作数据中任一向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
一实施例中,步骤S201包括:
确定所述体感动作数据对应的体感动作的向量最大分量;
获取所述体感动作数据中所述向量最大分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
本实施例中,采集的体感动作数据包括三个向量分量对应的体感动作数据,分别为x轴方向对应的体感动作数据、y轴方向对应的体感动作数据以及z轴方向对应的体感动作数据。若采集的体感动作数据中,x轴方向为向量最大分量,则获取x轴方向对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
在实际应用中,参照图4,图4为现有技术中控制被控装置运动的场景示意图。若体感动作的真实意图是控制被控装置水平直行,但由于体感动作的模糊性,导致采集的体感动作数据中可能存在除表示水平直行方向之外的其他数据,从而导致被控装置通过采集的体感动作数据进行的运动并不是水平直行,即用于控制被控装置运动的体感动作数据无法准确表达生物体动作的真实意图。
本实施例中,参照图5,图5为本发明体感动作数据处理方法一实施例中通过有效体感动作数据控制被控装置运动的场景示意图。本实施例中,以小车作为被控装置,如图5所示,若生物体的真实意图为控制小车直行,生物体仅需使控制装置的最大位移方向为直行方向即可。通过本实施例,规避了生物体动作的模糊性。
本实施例中,当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据。通过本实施例,规避了生物体动作的模糊性和往复性,使得采集的体感动作数据能准确反映体感动作的真实意图。
进一步地,本发明体感动作数据处理方法一实施例中,步骤S20之后,还包括:
根据所述有效体感动作数据,即控制装置在大地坐标系{G}下的位置姿态矢量得到每个采样周期对应的控制装置坐标系{Ci}(i=0,1,2,…)与{G}的空间转换矩阵其中{C0}特指所述控制装置被激活时刻的初始坐标系;根据所述得到{Ci}(i=1,2,…)与{C0}之间的转换矩阵从而得到所述有效体感动作数据在控制装置坐标系下对应的运动矢量根据预置缩放系数,对所述运动矢量进行缩放,得到被控装置的相对运动矢量其中,所述{Ai}(i=0,1,2,…)为控制装置被激活后,每个采样周期对应的被控装置的坐标系,{A0}特指控制装置被激活时刻被控装置的初始坐标系;根据所述得到所述{Ai}与{A0}之间的转换矩阵检测所述被控装置是否具备空间位姿感知能力;若所述被控装置不具备空间位姿感知能力,则根据所述以及被控装置主动轴(设轴数满足n=1,2,…,最大不超过被控装置自由度数)位移阵列与被控装置的映射关系计算得到被控装置的主动轴相对运动位移Δθni;基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置,以供所述被控装置的主动轴按照所述主动轴相对运动位移进行运动。
进一步地,在所述基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置,以供所述被控装置的主动轴按照所述主动轴相对运动位移进行运动的步骤之前,还包括:
若所述被控装置具备空间位姿感知能力,则根据控制装置从激活时刻开始每个采样周期被控装置坐标系{Ai}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位置姿态矢量得到{Ai}与{G}之间的空间转换矩阵以及,根据由获得的加之得到{Ai}与{G}之间的转换矩阵
进一步地,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
当空间坐标磁吸映射机制开启时,根据所述有效体感动作数据确定每个采样周期控制装置坐标系相对于大地坐标系{G}的姿态角分量,记作以及获取控制装置激活时刻,被控装置坐标系相对于大地坐标系{G}的姿态角分量,记作以及检测所述与的差值的绝对值是否小于或等于预设阈值,若与的差值的绝对值小于或等于预设阈值,则以所述的值作为新的检测所述与的差值的绝对值是否小于或等于预设阈值,若与的差值的绝对值小于或等于预设阈值,则以所述的值作为新的检测所述与的差值的绝对值是否小于或等于预设阈值,若与的差值的绝对值小于或等于预设阈值,则以所述的值作为新的根据所述每个采样周期控制装置坐标系相对于大地坐标系{G}的新的姿态角分量,得到新的有效体感动作数据将所述新的有效体感动作数据作为所述有效体感动作数据并执行所述根据所述有效体感动作数据,得到{Ci}(i=0,1,2,…)与{G}的空间转换矩阵的步骤。
通过本实施例,当控制装置以及被控装置之间坐标系存在微小偏差时,消除该微小偏差,使得被控装置能更精确地反映体感动作的真实意图。
进一步地,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
当空间坐标动态映射机制开启时,根据公式:
其中,K为预置缩放系数阵列,为控制装置激活后每个采样周期控制装置坐标系{Ci}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位姿矢量;特指控制装置被激活时刻控制装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量;为控制装置激活后每个采样周期被控装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量;特指控制装置被激活时刻被控装置坐标系相对于{G}的空间位姿矢量,并执行所述根据控制装置从激活时刻开始每个采样周期被控装置坐标系{Ai}(i=0,1,2,…)相对于大地坐标系{G}的空间位置姿态矢量得到{Ai}与{G}之间的空间转换矩阵的步骤。
通过本实施例,使得生物体可以在相对于被控装置的不同位置,通过不同的动作,控制被控装置执行同样的运行,使得对控制装置的操作更符合生物体的自然操作习惯。
进一步地,所述基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置的步骤包括:
根据所述被控装置的主动轴相对运动位移得到运动参数;检测所述运动参数是否小于预设运动参数;若所述运动参数小于预设运动参数,则基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置。
本实施例中,由于每个采样周期的时长是一定的,故可以根据被控装置的主动轴相对运动位移得到运动参数,运动参数可以是运动速度、运动加速度等。例如,以运动加速度为例,若判断运动加速度小于预设加速度,则基于被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至被控装置,以供被控装置的主动轴按照主动轴相对运动位移进行运动;若运动加速度大于或等于预设加速度,则此时对被控装置进行控制会比较危险,因此,停止根据得到的主动轴相对运动位移对被控装置进行控制,并输出告警提示。
此外,本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有体感动作数据处理程序,所述体感动作数据处理程序被处理器执行时实现如上体感动作数据处理方法各个实施例的操作。
本发明计算机可读存储介质的具体实施例与上述体感动作数据处理方法的各个实施例基本相同,在此不做赘述。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种体感动作数据处理方法,其特征在于,所述体感动作数据处理方法包括以下步骤:
当预置按钮被激活时,获取设置于控制装置上的位姿传感器在每个采样周期采集的体感动作数据;
根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据;
在所述根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据的步骤之后,还包括:
根据所述有效体感动作数据,即控制装置在大地坐标系{G}下的位置姿态矢量得到每个采样周期对应的控制装置坐标系{Ci}(i=0,1,2,…)与{G}的空间转换矩阵其中{C0}特指所述控制装置被激活时刻的初始坐标系;
根据预置缩放系数,对所述运动矢量进行缩放,得到被控装置的相对运动矢量其中,所述{Ai}(i=0,1,2,…)为控制装置被激活后,每个采样周期对应的被控装置的坐标系,{A0}特指控制装置被激活时刻被控装置的初始坐标系;
检测所述被控装置是否具备空间位姿感知能力;
若所述被控装置不具备空间位姿感知能力,则根据所述以及被控装置主动轴位移阵列与被控装置的映射关系计算得到被控装置的主动轴相对运动位移Δθni;其中,设轴数满足n=1,2,…,最大不超过被控装置自由度数;
基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置,以供所述被控装置的主动轴按照所述主动轴相对运动位移进行运动。
2.如权利要求1所述的体感动作数据处理方法,其特征在于,所述根据所述被激活的预置按钮对应的数据处理规则,从所述体感动作数据中确定有效体感动作数据的步骤包括:
当所述预置按钮为单轴运动按钮时,获取所述体感动作数据中特定向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
3.如权利要求2所述的体感动作数据处理方法,其特征在于,所述获取所述体感动作数据中特定向量分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据的步骤包括:
确定所述体感动作数据对应的体感动作的向量最大分量;
获取所述体感动作数据中所述向量最大分量对应的体感动作数据,作为有效体感动作数据。
5.如权利要求4所述的体感动作数据处理方法,其特征在于,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
6.如权利要求4所述的体感动作数据处理方法,其特征在于,在所述被控装置具备空间位姿感知能力时,所述体感动作数据处理方法还包括:
当空间坐标动态映射机制开启时,根据公式:
7.如权利要求1所述的体感动作数据处理方法,其特征在于,所述基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置的步骤包括:
根据所述被控装置的主动轴相对运动位移得到运动参数;
检测所述运动参数是否小于预设运动参数;
若所述运动参数小于预设运动参数,则基于所述被控装置的主动轴相对运动位移生成运动指令并发送至所述被控装置。
8.一种体感动作数据处理设备,其特征在于,所述体感动作数据处理设备包括:预置按钮、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的体感动作数据处理程序,所述预置按钮对应有预置好的数据处理规则,所述体感动作数据处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的体感动作数据处理方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有体感动作数据处理程序,所述体感动作数据处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的体感动作数据处理方法的步骤。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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