[发明专利]姿态推定装置、姿态推定方法以及存储介质

说明书

姿态推定装置具备：取得部，从被安装于推定对象的多个位置并检测角速度以及加速度的多个传感器取得角速度以及加速度的信息；变换部，将由所述取得部取得的信息从传感器坐标系变换到基准坐标系的信息；积分部，通过对被所述变换的所述角速度进行积分，从而将参照部位的朝向作为所述推定对象的姿态的一部分进行计算；和校正部，设想通过所述推定对象中所包括的基准部位的代表平面，对所述参照部位的被所述变换的角速度进行校正以使得接近所述代表平面的法线与通过所述积分部计算的所述参照部位的朝向正交的方向。

本申请基于2019年06月10日申请的日本国专利申请第2019-108105号主张优先权，在此援用其内容。

技术领域

本发明涉及姿态推定装置、姿态推定方法以及存储介质。

背景技术

一直以来，公开了一种通过将能测量角速度以及加速度的IMU传感器(InertialMeasurement Unit：惯性测量传感器)在身体安装多个，来推测身体姿态及其变化(运动)的技术(运动捕捉)(例如参照S.O.H.Madgwick，A.J.L.Harrison，and R.Vaidyanathan，“Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm”in2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics，2011)。一般来说，由IMU传感器测量得到的角速度包括噪声和偏置误差，仅仅进行积分难以计算正确的姿态。因而，在多数的姿态推定技术中，通过采用加速度进行翻滚轴向以及俯仰轴向的校正来使推定精度提高。

发明内容

但是，在现有技术的方法中，仅加速度不能进行偏航方向的校正。因此，在现有的基于IMU传感器的运动捕捉系统中，一般情况下，除了角速度以及加速度之外，由地磁计对方位进行计测，进行偏航方向的校正。但是，由于地磁容易受到由金属造的建筑物和家具等的影响而混乱，因此限于偏航方向校正正常地进行工作的环境。尤其在长时间测量中，地磁的混乱会使偏航方向推定精度受到较大的影响。如果偏航方向的误差变大，则各身体部位(环节，segment)处于分别向不同方向扭曲的状态，作为人的全身姿态而变得不自然。在现有技术的方法中，虽然有通过进行了测量之后的处理对不自然的关节位移和姿态进行修正的功能，但存在处理耗费时间之后难以实时地进行修正。

本发明的一个方式，提供一种能够进行更准确的姿态推定的姿态推定装置、姿态推定方法以及存储介质。

本发明相关的姿态推定装置、姿态推定方法以及存储介质采用了以下的结构。

(1)：本发明的一方式所涉及的姿态推定装置，具备：取得部，从多个传感器取得角速度以及加速度的信息，该多个传感器被安装于作为人、动物或者关节的可动区域被限制的机器人的推定对象的多个位置并检测角速度以及加速度；变换部，将由所述取得部取得的信息从传感器坐标系变换到基准坐标系的信息；积分部，通过对被进行过所述变换的所述角速度进行积分，从而将在所述推定对象中安装了所述传感器的参照部位的朝向作为所述推定对象的姿态的一部分进行计算；和校正部，设想通过所述推定对象所包括的基准部位的代表平面，对所述参照部位的被进行过所述变换的角速度进行校正，以使得接近所述代表平面的法线与由所述积分部计算的所述参照部位的朝向正交的方向。

(2)：在上述(1)的方式中，所述积分部以及所述校正部的处理按每个处理周期被反复执行，所述校正部，与前次处理周期中通过所述积分部计算得到的所述参照部位的朝向从相对所述代表平面的法线正交的朝向背离的情况继续相对应，增大对所述参照部位的被进行过所述变换的角速度进行校正的程度。

(3)：在上述(1)或者(2)的方式中，所述校正部校正所述参照部位的被进行过所述变换的角速度，以使得减小所述代表平面的法线和由所述积分部计算的所述参照部位的朝向的内积。