發(fā)布時(shí)間：2018-11-21 14:09

【摘要】：機(jī)器人技術(shù)代表了當(dāng)今社會最先進(jìn)的智能控制技術(shù),是集機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、材料、傳感器、控制技術(shù)等多門科學(xué)于一體的技術(shù)。隨著無線WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,除了在原有的傳統(tǒng)控制領(lǐng)域有所發(fā)展,還可以把無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在機(jī)器人技術(shù)上,使機(jī)器人更加智能,能更好的為人們服務(wù)。體態(tài)感知作為一種新興的人機(jī)交互技術(shù),隨著各種體感設(shè)備的研發(fā)成功,將體感感知與機(jī)器人結(jié)合已變成一個(gè)非常熱門的課題。利用體感傳感器Kinect實(shí)現(xiàn)對類人型體感機(jī)器人的控制,是使人能夠與遠(yuǎn)處真實(shí)世界實(shí)現(xiàn)良好交互的真實(shí)有效手段,將網(wǎng)絡(luò)通訊的應(yīng)用擴(kuò)展到一個(gè)全新的控制領(lǐng)域,尤其是云端結(jié)合的仿人形智能機(jī)器人,在Kinect體感傳感器首次問世之后,很自然便成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文將體態(tài)感知、無線網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來,設(shè)計(jì)了一款基于Kinect傳感器的仿人機(jī)器人控制系統(tǒng),介紹了利用Kinect建立人體關(guān)節(jié)模型、機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃、仿人機(jī)器人的軟硬件實(shí)現(xiàn)以及搭建了測試平臺等方面的內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)對具有16個(gè)自由度仿人機(jī)器人的姿態(tài)控制,采用Kinect傳感器對人體姿態(tài)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,利用骨骼追蹤技術(shù)根據(jù)坐標(biāo)信息利用Processing軟件開發(fā)基于Simple Open NI庫的上位機(jī)軟件,建立人體關(guān)節(jié)模型,并利用空間向量法對仿人機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃以及重心控制的算法做出分析,解析各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度,經(jīng)由無線WIFI模塊向仿人機(jī)器人發(fā)送指令以控制舵機(jī)的運(yùn)動,最終實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的控制,搭建了基于Kinect傳感器的測試平臺。測試結(jié)果表明,仿人機(jī)器人上肢在運(yùn)動范圍內(nèi)無死角,通過對重心的控制,下肢可實(shí)現(xiàn)簡單的步行,符合預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)過大量測試,以Kinect作為傳感器機(jī)器人控制系統(tǒng)具有空間定位穩(wěn)定,步態(tài)規(guī)劃準(zhǔn)確,信號刷新速度快,能快速跟蹤人體動作,系統(tǒng)整體上完成預(yù)定目標(biāo),實(shí)現(xiàn)人作為控制器對機(jī)器人的基本控制。
[Abstract]:Robot technology represents the most advanced intelligent control technology in our society. It is a multi-science technology which integrates mechanical, electronic, computer, material, sensor, control technology and so on. With the continuous development of wireless WIFI network technology, in addition to the development of the original traditional control field, the wireless network technology can also be applied to the robot technology, making the robot more intelligent and better service for people. As a new human-computer interaction technology, body perception has become a very hot topic with the success of research and development of various somatosensory devices. Using Kinect sensor to control humanoid robot is a real and effective way to realize good interaction with the distant real world. The application of network communication is extended to a new control field. Especially the humanoid intelligent robot combined with cloud has naturally become a research hotspot after the first appearance of Kinect somatosensors. In this paper, a humanoid robot control system based on Kinect sensor is designed by combining posture perception, wireless network and robot technology. The human joint model is built by using Kinect, and the robot gait planning is introduced. The hardware and software of humanoid robot and the test platform are built. In order to realize the attitude control of humanoid robot with 16 degrees of freedom, the coordinate data of human body attitude is collected by Kinect sensor, and the upper computer software based on Simple Open NI library is developed by using Processing software based on the coordinate information of bone tracing technology. The joint model of human body is established and the algorithm of gait planning and center of gravity control of humanoid robot is analyzed by using space vector method, and the rotation angle of each joint is analyzed. Through the wireless WIFI module to the humanoid robot to send instructions to control the motion of the steering gear, finally achieve the control of the robot, build a testing platform based on Kinect sensor. The test results show that the upper limb of humanoid robot has no dead angle in the range of motion. By controlling the center of gravity, the lower limbs can walk simply and meet the expected goal. After a lot of tests, the Kinect as a sensor robot control system has the advantages of stable space positioning, accurate gait planning, fast signal refresh speed, fast tracking of human actions, and the system as a whole accomplishes the predetermined target. The basic control of robot is realized by human being as controller.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2347203