CN112318512B - 一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统。该方法包括：根据待测试鼠在X光下运动的视频对待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系；进而确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；获取第一约束以及第二约束；根据第一约束和第二约束的关节点对每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定保留关节点集合；分别对保留关节点集合采用主成分分析进行提取，确定提取的关节点集合；根据提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。本发明能够准确的确定机器鼠脊椎部的自由度，进而提高机器鼠的仿生精度。

Description

一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统

技术领域

本发明涉及仿生机构设计领域，特别是涉及一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统。

背景技术

现有的仿生机构设计中，多关注构型明显、易于分析的大型生物关节，如腿部的髋关节、膝关节、踝关节等主要关节。腿部主要关节数少，运动分析简单，自由度易提取。在仿生机构设计中，自由度的选取与设计非常重要，合理的自由度设计方法可对仿生机构设计提供指导。

其中，对于鼠腿足部分的自由度设计可参考其他仿生四足机器人。而针对鼠脊椎部自由度设计的方法却鲜被提及，更谈不上形成本领域内技术人员的共识。由于鼠类脊椎部关节数量多(颈椎7个、胸椎13个、腰椎6个、荐椎4个、尾椎3个，合计33个)，且无明显的构型关系，其自由度分析与提取困难，导致机器鼠脊椎部自由度设计无方法论依据。

在现有机械部件与驱动原件空间约束条件的限制下，不可能对多达33个关节都进行仿生机构映射或表达。即对于结构紧凑复杂的含有33个主要关节的鼠类脊椎部的自由度的确定还不能有效的实现。即现有的机器鼠的仿生精度还有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统，能够准确的确定机器鼠脊椎部的自由度，进而提高机器鼠的仿生精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，包括：

采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频和俯仰运动的视频；

根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系；

根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合；

分别对所述第一保留关节点集合和所述第二关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合；

根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

可选的，所述根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合，具体包括：

将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合；

将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

可选的，所述分别对所述第一保留关节点集合和所述第二关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合，具体包括：

根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合；

根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

可选的，所述根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度，之后还包括：

判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值；

若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠；

反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，包括：

X光下运动的视频采集模块，用于采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频和俯仰运动的视频；

关节点标记模块，用于根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系；

变化确定模块，用于根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

约束获取模块，用于获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

保留关节点集合确定模块，用于根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合；

提取的关节点集合确定模块，用于分别对所述第一保留关节点集合和所述第二关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合；

机器鼠脊椎部的自由度确定模块，用于根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

可选的，所述保留关节点集合确定模块具体包括：

第一保留关节点集合确定单元，用于将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合；

第二保留关节点集合确定单元，用于将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

可选的，所述提取的关节点集合确定模块具体包括：

第一提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合；

第二提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

可选的，还包括：

判断模块，用于判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值；

机器鼠制作模块，用于若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠；

自由度重新确定模块，用于反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统，通过每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值以及第一约束和第二约束对关节点进行筛选，即筛选出符合静态几何要求和动态运动要求的关节点；进而在通过主成分分析法进行一进行关节点数目的缩减，得到主要关节点；进而再根据主要关节点确定机器鼠脊椎部的自由度。本发明通过静态约束与动态运动约束提取运动过程中的主要运动关节，再经过主成分分析进一步缩减数量以适应仿生机构设计的空间约束条件；最终综合整个运动过程的运动关节空间分布，完成自由度设计，进一步提高了确定机器鼠脊椎部的自由度的准确度以及提高了机器鼠的仿生精度。

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一些实施例，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为本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法流程示意图；

图2为待测试鼠脊椎部33个关节点的标记示意图；

图3为待测试鼠俯仰运动和俯仰运动示意图；

图4为第一提取的关节点集合示意图；

图5为第二提取的关节点集合示意图；

图6为根据第一提取的关节点集合确定俯仰运动的四个自由度示意图；

图7为根据第二提取的关节点集合确定偏航运动的三个自由度示意图；

图8为本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统结构示意图。

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一部分实施例，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做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。

本发明的目的是提供一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法及系统，能够准确的确定机器鼠脊椎部的自由度，进而提高机器鼠的仿生精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法流程示意图，如图1所示，本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，包括：

S101，采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频和俯仰运动的视频。

S102，根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系，并如图2所示。

S103，根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值。

S104，获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值。

S105，根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合。

S105具体包括：

将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合。

即如图3所示，俯仰运动时t＝j时刻，第i+1个关节点与第i个关节点的夹角变化值

不小于第一静态约束阈值ρ₁，第i个关节点为整个脊椎的拐点，进行保留。

t＝j时刻，第i+1个关节点与第i个关节点的夹角变化值

与t＝j-1时刻，第i+1个关节点与第i个关节点的夹角变化值

差值的绝对值不小于第一动态约束阈值ρ₂，即第i个关节点相当于上一时刻有较大的相对运动角位移。即

将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

偏航运动时满足公式

其中，

为偏航运动时t＝j时刻，第i+1个关节点与第i个关节点的夹角变化值，ρ₃为第二静态约束阈值，ρ₄第二动态约束阈值。

S106，分别对所述第一保留关节点集合和所述第二关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合。

S106具体包括：

根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合。

根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

对于俯仰运动(偏航运动)t＝j时刻，对于符合上述要求的标记点(k_j个)，选取前M个相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值较大的值，使得

或

其中，ρ₅为第三约束，ρ₆为第四约束。

S107，根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

S107之后还包括：

判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值。

若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠。

反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

即，当确定的自由度没有仿生精度阈值时，需要进一步确定约束阈值。

为了得到数量合适的提取俯仰运动关节数，保证仿生精度，需要对ρ₁，ρ₂，ρ₅的值进行权衡。ρ₁，ρ₂的下降会导致主要运动关节数量的上升，而过多的主要运动关节会导致仿生机构设计困难；但过少的运动关节则会降低仿生机构的仿生精度。因此选取的标准为：1)ρ₁，ρ₂的最小值和ρ₅的最大值受机械结构尺寸的限制：由于机器鼠尺寸要接近真实鼠，越小的ρ₁，ρ₂和越大的ρ₅会导致最终设计自由度数偏多，在相同尺寸条件下，机械与驱动结构难以放置；2)ρ₁，ρ₂的最大值和ρ₅的最小值受脊椎轮廓线误差的限制：由于对机器鼠外观的仿生性要求，越大的ρ₁，ρ₂和越小的ρ₅会导致最终设计自由度数偏少，设计自由度位置连线与真实鼠脊椎曲线差异较大，拟合效果差，难以完成仿生性高的运动。在误差允许范围内尽量提高ρ₁，ρ₂，降低ρ₅。俯仰运动中对ρ₃，ρ₄，ρ₆采用相同的标准。

首先将约束阈值全设为1，依照完成自由度设计，若自由度设计不满足选取标准1则按下式迭代(以俯仰运动为例)：

ρ₁(k+1)＝ρ₁(k)+0.05；ρ₂(k+1)＝ρ₂(k)+0.05；ρ₅(k+1)＝ρ₅(k)-0.05；k＝k+1

若自由度设计不满足选取标准2则按下式迭代：

ρ₁(k+1)＝ρ₁(k)-0.05；ρ₂(k+1)＝ρ₂(k)-0.05；ρ₅(k+1)＝ρ₅(k)+0.05；k＝k+1

直至迭代结果满足上述标准，迭代结束。

作为一个具体的实施例，对于俯仰运动，选取主要七个主要时刻t∈{0，T^p/6，T^p/3，T^p/2，2T^p/3，5T^p/6，T^p}进行上述步骤，其中T^p为俯仰运动的总时长，迭代后阈值ρ₁，ρ₂，ρ₅分别取0.2，0.1，0.75。如图4所示，除初始状态各个时刻的运动关节数目为{2，3，4，4，3，3}，结合各时刻运动关节的空间分布，易得四个最终运动关节分别位于3/33BL，9/33BL，15/33BL和25/33BL，其中BL为体长(Body Length)，因此俯仰方向最终设计4个分别位于3/33BL，9/33BL，15/33BL和25/33BL的自由度。

对于偏航运动，选取八个主要时刻t∈{0，7T^w/47，13T^w/47，20T^w/47，27T^w/47，33T^w/47，37T^w/47，T^w}，其中，T^w为偏航总时长，偏航运动的时刻不均布的原因为偏航运动在后半段更为迅速，迭代后阈值ρ₃，ρ₄，ρ₆分别取0.2，0.1，0.65。如图5所示，除初始状态各个时刻的运动关节数目为{2，1，1，3，3，3，2}，结合各时刻运动关节的空间分布，易得三个最终运动关节分别位于8/33BL，15/33BL和23/33BL，因此偏航方向最终设计三个分别位于8/33BL，15/33BL和23/33BL的自由度。最终得到的自由度如图6和图7所示。

本发明具有良好的可移植性，不仅可以分析鼠类的脊椎进行自由度设计，还可以分析所有具有多连杆特征的生物运动系统和机构。据此方法完成的自由度设计可用于指导后续的仿生机构设计。

图8为本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统结构示意图，如图8所示，本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，包括：

X光下运动的视频采集模块801，用于采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频和俯仰运动的视频。

关节点标记模块802，用于根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系。

变化确定模块803，用于根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值。

约束获取模块804，用于获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值。

保留关节点集合确定模块805，用于根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合。

提取的关节点集合确定模块806，用于分别对所述第一保留关节点集合和所述第二关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合。

机器鼠脊椎部的自由度确定模块807，用于根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

所述保留关节点集合确定模块805具体包括：

第一保留关节点集合确定单元，用于将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合。

第二保留关节点集合确定单元，用于将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

所述提取的关节点集合确定模块806具体包括：

第一提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合。

第二提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

本发明所提供的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，还包括：

判断模块，用于判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值。

机器鼠制作模块，用于若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠。

自由度重新确定模块，用于反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，其特征在于，包括：

采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频；

根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系；

根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合；

分别对所述第一保留关节点集合和所述第二保留关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合；

根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

2.根据权利要求1所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，其特征在于，所述根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合，具体包括：

将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合；

将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

3.根据权利要求1所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，其特征在于，所述分别对所述第一保留关节点集合和所述第二保留关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合，具体包括：

根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合；

根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

4.根据权利要求1所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定方法，其特征在于，所述根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度，之后还包括：

判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值；

若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠；

反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

5.一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，其特征在于，包括：

X光下运动的视频采集模块，用于采集待测试鼠在X光下运动的视频；所述视频包括俯仰运动的视频；

关节点标记模块，用于根据所述视频对所述待测试鼠脊椎部33个关节点进行标记，得到每一关节点的位置与时间的关系；

变化确定模块，用于根据每一关节点的位置与时间的关系确定每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

约束获取模块，用于获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束；所述第一约束包括：第一静态约束阈值和第一动态约束阈值；所述第二约束包括：第二静态约束阈值和第二动态约束阈值；所述第一静态约束阈值和所述第二静态约束阈值用于约束每一时刻相邻的关节点的夹角变化值；所述第一动态约束阈值和所述第二动态约束阈值用于约束每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值；

保留关节点集合确定模块，用于根据所述第一约束和所述第二约束的关节点对所述每一时刻相邻的关节点的夹角变化值以及每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值进行筛选，确定第一保留关节点集合和第二保留关节点集合；

提取的关节点集合确定模块，用于分别对所述第一保留关节点集合和所述第二保留关节点集合采用主成分分析进行提取，确定第一提取的关节点集合和第二提取的关节点集合；

机器鼠脊椎部的自由度确定模块，用于根据所述第一提取的关节点集合和所述第二提取的关节点集合确定机器鼠脊椎部的自由度。

6.根据权利要求5所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，其特征在于，所述保留关节点集合确定模块具体包括：

第一保留关节点集合确定单元，用于将俯仰运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第一静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第一动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第一保留关节点集合；

第二保留关节点集合确定单元，用于将偏航运动时的每一时刻相邻的关节点的夹角变化值不小于所述第二静态约束阈值且每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值不小于所述第二动态约束阈值的关节点进行保留，确定所述第二保留关节点集合。

7.根据权利要求5所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，其特征在于，所述提取的关节点集合确定模块具体包括：

第一提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第一保留关节点集合每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第三约束，确定所述第一提取的关节点集合；

第二提取的关节点集合确定单元，用于根据所述第二保留关节点集合中每一关节点在相邻时刻的夹角变化值的差值的绝对值的总和以及第四约束，确定所述第二提取的关节点集合。

8.根据权利要求5所述的一种机器鼠脊椎部的自由度确定系统，其特征在于，还包括：

判断模块，用于判断所述机器鼠脊椎部的自由度是否达到仿生精度阈值和尺寸限制阈值；

机器鼠制作模块，用于若达到，则根据所述机器鼠脊椎部的自由度制作机器鼠；

自由度重新确定模块，用于反之，则返回获取所述待测试鼠进行俯仰运动时的第一约束以及所述待测试鼠进行偏航运动时的第二约束，重新获取所述第一约束和所述第二约束。

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