發(fā)布時間：2018-11-21 14:09

【摘要】：機器人技術(shù)代表了當今社會最先進的智能控制技術(shù),是集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術(shù)等多門科學于一體的技術(shù)。隨著無線WIFI網(wǎng)絡技術(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)絡技術(shù)應用在機器人技術(shù)上,使機器人更加智能,能更好的為人們服務。體態(tài)感知作為一種新興的人機交互技術(shù),隨著各種體感設(shè)備的研發(fā)成功,將體感感知與機器人結(jié)合已變成一個非常熱門的課題。利用體感傳感器Kinect實現(xiàn)對類人型體感機器人的控制,是使人能夠與遠處真實世界實現(xiàn)良好交互的真實有效手段,將網(wǎng)絡通訊的應用擴展到一個全新的控制領(lǐng)域,尤其是云端結(jié)合的仿人形智能機器人,在Kinect體感傳感器首次問世之后,很自然便成為了一個研究熱點。本文將體態(tài)感知、無線網(wǎng)絡和機器人技術(shù)結(jié)合起來,設(shè)計了一款基于Kinect傳感器的仿人機器人控制系統(tǒng),介紹了利用Kinect建立人體關(guān)節(jié)模型、機器人的步態(tài)規(guī)劃、仿人機器人的軟硬件實現(xiàn)以及搭建了測試平臺等方面的內(nèi)容。為實現(xiàn)對具有16個自由度仿人機器人的姿態(tài)控制,采用Kinect傳感器對人體姿態(tài)的坐標數(shù)據(jù)進行采集,利用骨骼追蹤技術(shù)根據(jù)坐標信息利用Processing軟件開發(fā)基于Simple Open NI庫的上位機軟件,建立人體關(guān)節(jié)模型,并利用空間向量法對仿人機器人的步態(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模塊向仿人機器人發(fā)送指令以控制舵機的運動,最終實現(xiàn)對機器人的控制,搭建了基于Kinect傳感器的測試平臺。測試結(jié)果表明,仿人機器人上肢在運動范圍內(nèi)無死角,通過對重心的控制,下肢可實現(xiàn)簡單的步行,符合預期目標。經(jīng)過大量測試,以Kinect作為傳感器機器人控制系統(tǒng)具有空間定位穩(wěn)定,步態(tài)規(guī)劃準確,信號刷新速度快,能快速跟蹤人體動作,系統(tǒng)整體上完成預定目標,實現(xiàn)人作為控制器對機器人的基本控制。
[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.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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3 ;我國仿人機器人研究實現(xiàn)重大突破——“十五”863計劃機器人技術(shù)主題近期成果簡介[J];機器人技術(shù)與應用;2003年01期

4 ;質(zhì)疑“仿人機器人”[J];機器人技術(shù)與應用;2003年03期

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8 李艷杰,趙鐵軍,談大龍,吳鎮(zhèn)煒,鐘華;仿人機器人發(fā)展現(xiàn)狀及其腰部機構(gòu)研究[J];機械科學與技術(shù);2005年04期

9 ;仿人機器人開辟應用新領(lǐng)域[J];伺服控制;2005年05期

10 ;仿人機器人系統(tǒng)[J];科學;2006年03期

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2 李國進;易丐;;仿人機器人的一種雙向動力學建模方法[A];中南六�。▍^(qū)）自動化學會第二十九屆學術(shù)年會論文集[C];2011年

3 趙鐵軍;趙明揚;;仿人機器人柔性腰部機構(gòu)設(shè)計[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學會年會論文集[C];2002年

4 于爽;張永德;;一種仿人機器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計[A];2002年黑龍江省機械工程學會年會論文集[C];2002年

5 李艷杰;鐘華;吳鎮(zhèn)煒;李斌;;仿人機器人腰機構(gòu)控制及分析實驗平臺研究[A];第二屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集[C];2004年

6 王少鋒;王崴;張進華;洪軍;;基于生物力學特性仿人機器人的研究[A];全國先進制造技術(shù)高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2008年

7 王申江;郭祖華;;仿人機器人下蹲動作的最優(yōu)控制[A];北京力學會第20屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

8 ;一種仿人機器人面部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(英文)[A];2002年黑龍江省機械工程學會年會論文集[C];2002年

9 龔海里;李斌;張國偉;王聰;鄭懷兵;;仿人機器人伺服靈巧手臂模塊化控制系統(tǒng)設(shè)計[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術(shù)會議論文集[C];2010年

10 周珂;馮帥;孫增圻;華芳;徐正光;;仿人機器人步態(tài)模型的抗干擾分析[A];2007年足球機器人大會論文集[C];2007年

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3 記者 李凝;仿人機器人會打太極拳[N];科技日報;2008年

4 國防科技大學 潘獻飛 譚紅力;仿人機器人新新“人類”[N];計算機世界;2002年

5 史曉波;仿人機器人能打太極拳[N];科技日報;2002年

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7 吉星　本報記者 郭俊峰;首屆仿人機器人“奧運會”開幕[N];黑龍江日報;2010年

8 記者 付毅飛 劉恕 李凝;我國仿人機器人竟是“武林高手”[N];科技日報;2005年

9 記者 汪永安;仿人機器人“智能腳”研制獲突破[N];安徽日報;2012年

10 ;當夢想成為現(xiàn)實[N];經(jīng)濟參考報;2013年

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9 黃湖林;仿人機器人混聯(lián)三自由度軀干設(shè)計[D];北京理工大學;2016年

10 周明亮;仿人機器人爬行及其與站立狀態(tài)轉(zhuǎn)換的運動規(guī)劃[D];北京理工大學;2016年

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本文編號：2347203