CN205068294U - 机器人人机交互装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种实施方式的机器人人机交互装置，包括上位机和下位机；上位机与下位机通过串口通信；上位机包括主控装置和体感装置；下位机包括机器人和控制器；其中，体感装置，与主控装置连接，用于获取动作信息；机器人，通过控制器发送运动信息至主控装置；主控装置，用于对动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及运动信息发送动作命令；控制器，接收动作命令并发送动作指令；机器人，还接收动作指令，并完成相应动作；体感装置包括Leap？Motion设备。如此，操作者可以直接用手势控制机器人，让机器人按照操作者的意图完成相应动作，且其精度高，使人可以更自然地和机器人进行交互。
Description
技术领域
本实用新型涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种机器人人机交互装置。
背景技术
机器人朝着人机交互更自然，人机协作更智能的方向发展。但是，目前机器人的操控方式较单调，现有的人和机器人的交互基本上是通过鼠标、键盘、触摸屏来完成，通常要求操作者掌握一些计算机输入设备操作方法，并且操作步骤复杂繁琐，人与机器人交互不够直接，交互方式不够自然。
近几年，有人把Kinect(体感设备)作为和机器人交互的设备，但是Kinect追踪中远距(0.5m-4m)的全身动作，而对于手部的动作细节信息不够，识别精度不高。一些需要人机协作完成的任务，如机器人示教、机器人为残障者服务等，依靠现有的操控方式很难实现或精度不高。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种精度高的机器人人机交互装置。
一种机器人人机交互装置，包括上位机和下位机；所述上位机与所述下位机通过串口通信；
所述上位机包括主控装置和体感装置；所述下位机包括机器人和控制器；其中，
所述体感装置，与所述主控装置连接，用于获取动作信息；
所述机器人，通过所述控制器发送运动信息至所述主控装置；
所述主控装置，用于对所述动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及所述运动信息发送动作命令；
所述控制器，接收所述动作命令并发送动作指令；
所述机器人，还接收所述动作指令，并完成相应动作；
所述体感装置包括LeapMotion设备。
上述机器人人机交互装置通过LeapMotion设备获取的操作者的动作信息的精度高；主控装置，对所述动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及所述机器人发送的运动信息发送动作命令。机器人以根据接收到的控制器根据动作命令而发送的动作指令，完成相应动作。因此，操作者可以直接用手势控制机器人，让机器人按照操作者的意图完成相应动作，且其精度高，使人可以更自然地和机器人进行交互。
附图说明
图1为一种实施方式的机器人人机交互装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/和”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一种实施方式的机器人人机交互装置，包括上位机100和下位机200；所述上位机100与所述下位机200通过串口通信。在本实施例中，下位机200是一个SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，平面关节型机器人)系统。
所述上位机100包括主控装置110和体感装置150。所述下位机200包括机器人250和控制器210。其中，
所述体感装置150，与所述主控装置110连接，用于获取动作信息。
所述机器人250，通过所述控制器210发送运动信息至所述主控装置110。
所述主控装置110，用于对所述动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及所述运动信息发送动作命令。
所述控制器210，接收所述动作命令并发送动作指令。
所述机器人250，还接收所述动作指令，并完成相应动作。
所述体感装置150包括LeapMotion设备(体感控制器)。LeapMotion设备利用红外成像的原理，获取操作者的手的动作图像，检测并跟踪手、手指和类似手指的工具，实时获取它们的位置、手势和动作，即动作信息。具体地，可以通过现有技术的LeapMotion设备及其LeapMotionforC#SDK开发函数库，在软件中调用相应函数来获取动作信息。
LeapMotion设备的动作跟踪精度为0.01mm，是Kinect的100倍，并且LeapMotion设备的体积小，成本低，是一种性价比很高的体感设备。通过LeapMotion设备获取的操作者的动作信息的精度高；主控装置110，对所述动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及所述机器人250发送的运动信息发送动作命令。机器人250可以根据接收到的控制器210根据动作命令而发送的动作指令，完成相应动作。因此，操作者可以直接用手势控制机器人250，让机器人250按照操作者的意图完成相应动作，且其精度高，使人可以更自然地和机器人250进行交互。
在其中一个实施例中，所述控制器210为YAMAHA-RCX142。所述机器人250为YAMAHA-YK500X。
在其中一个实施例中，所述主控装置110包括主机111和USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)继电器113，所述动作命令包括目标位置及动作操作。其中，所述主机111对所述动作信息进行动作识别得到动作识别结果，并接收所述运动信息。其中，目标位置可以包括机器人250完成动作需要处在的机器人目标位置及机器人250的各个关机完成动作需要处在的关节目标位置。所述主机111还根据所述动作识别结果和所述运动信息发送目标位置至所述控制器210，并发送操作命令至所述USB继电器113。所述USB继电器113根据所述操作命令发送动作操作至所述控制器210。即，USB继电器113根据所述操作命令发送动作操作的IO(Input/Output，输入/输出)信号至所述控制器210。
在本实施例中，USB继电器113模拟开关信号发送动作操作至所述控制器210，可以控制机器人250末端夹具的夹紧和松放。
在其中一个实施例中，所述USB继电器113的型号为LCUS-1。所述USB继电器113通过USB端口与所述主机111连接。所述USB继电器113通过IO接口与控制器210连接。
在其中一个实施例中，所述主控装置110还包括显示屏115，所述显示屏115连接所述主机111。如此，可以显示机器人250当前的运动信息，或者其它相关信息。
在其中一个实施例中，所述显示屏115与所述主机111为一体机，以减小上位机100的体积。
在其中一个实施例中，所述主控装置110还用于对所述动作信息进行低通滤波。即，主控装置110还用于对所述动作信息的数据进行低通滤波。由于主控装置110从体感装置150获取的数据受自身或外界干扰需要滤波去噪，主控装置110运用低通滤波算法对动作信息进行滤波，或主控装置110中还包括低通滤波器(图未示)，对所述动作信息进行低通滤波。
在其中一个实施例中，所述动作识别结果至少包括三种动作，分别为画圈、手掌平移及手指敲击。在其中一个实施例中，画圈表示开启手势控制机器人250，手指敲击表示关闭手势控制机器人250，手掌的平移表示机器人250的平移。在另一个实施例中，动作识别结果还包括动作手指点击显示屏115，表示查看机器人250当前的运动信息。
在其中一个实施例中，所述机器人250包括编码器(图未示)，所述编码器设置于所述机器人250的每个关节的电机上。所述编码器用于反馈所述每个关节的所述运动信息，并通过所述控制器发送至所述主控装置110。其中，运动信息包括如位置、速度、加速度等。
在其中一个实施例中，所述机器人250对所述机器人250的所述每个关节的轴的位置坐标设有阈值。如此，当机器人250运转时，可以实时监控机器人250返回的运动信息，当某个轴的位置坐标接近阈值时，控制机器人250暂停运动，以保障机器人250在手势控制时运行在安全区域内。
以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出多个变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种机器人人机交互装置，其特征在于，包括上位机和下位机；所述上位机与所述下位机通过串口通信；
所述上位机包括主控装置和体感装置；所述下位机包括机器人和控制器；其中，
所述体感装置，与所述主控装置连接，用于获取动作信息；
所述机器人，用于通过所述控制器发送运动信息至所述主控装置；
所述主控装置，与所述体感装置及所述机器人通信连接，用于对所述动作信息进行动作识别，并根据动作识别结果及所述运动信息发送动作命令；
所述控制器，与所述主控装置通信连接，用于接收所述动作命令并发送动作指令；
所述机器人，与所述控制器通信连接，还用于接收所述动作指令，并完成相应动作；
所述体感装置包括LeapMotion设备。
2.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述主控装置包括主机和USB继电器，所述动作命令包括目标位置及动作操作；其中，所述主机，用于对所述动作信息进行动作识别得到动作识别结果，并接收所述运动信息；所述主机，还用于根据所述动作识别结果和所述运动信息发送所述目标位置至所述控制器，并发送操作命令至所述USB继电器；所述USB继电器，用于根据所述操作命令发送所述动作操作至所述控制器。
3.根据权利要求2所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述USB继电器的型号为LCUS-1；所述USB继电器通过USB端口与所述主机连接；所述USB继电器通过IO接口与所述控制器连接。
4.根据权利要求2所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述主控装置还包括显示屏，所述显示屏连接所述主机。
5.根据权利要求4所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述显示屏与所述主机为一体机。
6.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述主控装置还用于对所述动作信息进行低通滤波。
7.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述动作识别结果至少包括三种动作，分别为画圈、手掌平移及手指敲击。
8.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述机器人包括编码器，所述编码器设置于所述机器人的每个关节的电机上；所述编码器用于反馈所述每个关节的所述运动信息，并通过所述控制器发送至所述主控装置。
9.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述机器人对所述机器人的所述每个关节的轴的位置坐标设有阈值。
10.根据权利要求1所述的机器人人机交互装置，其特征在于，所述控制器为YAMAHA-RCX142；所述机器人为YAMAHA-YK500X。
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Publications (1)
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