[发明专利]基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法及系统

权利要求书

1.基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

基于已构建的动作识别模型，利用获取到的作业人员动作信息，识别作业人员当前的动作状态为行走、观察或工作；

利用获取到的作业人员和机器人的位置信息，得到作业人员与机器人之间的最小距离；

根据作业人员当前的动作状态与得到的最小距离，产生不同动作状态下的风险提示指令。

2.如权利要求1所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：动作识别模型的构建过程包括以下步骤：

通过动作捕捉设备，获得作业人员和机器人处于同一工作空间下进行协同工作时，作业人员的骨架信息；

基于骨架信息提取运动特征并构造特征向量，以特征矩阵的形式输入到卷积神经网络中进行特征提取、学习和分类；

将最优训练结果的网络模型保存，作为动作识别模型。

3.如权利要求2所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：所述骨架信息包括左右肩、左右手肘、左右手腕、左右髋关节、左右膝盖、左右脚踝、位于颈部的上半身基准点和位于腰部的下半身基准点共十四个关节点的三维空间位置信息，和左右大臂以及左右大腿上的传感器获得的加速度信息。

4.如权利要求2所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：所述运动特征包括，关节点距离特征，关节夹角特征和加速度特征。

5.如权利要求1所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：利用获取到的作业人员和机器人的位置信息，得到作业人员与机器人之间的最小距离，包括：

以人体和机械臂各关节点坐标的平均值为球心，球心到各个关节点距离的最大值为半径的球形包围盒分别包围人体和机械臂，人体和机械臂两球心之间的距离与两球心半径之和的差，即为作业人员与机器人之间的A级最小距离；

将人体和机械臂视为空间中的圆柱体，圆柱体的高为人体骨架和机械臂中相邻两关节点间的距离，圆柱体半径为设定值，两圆柱体中轴线段间的最小距离与两个圆柱体的半径之和的差，即为作业人员与机器人之间的B级最小距离。

6.如权利要求5所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：

若A级最小距离不小于预设的第一安全距离阈值，则将此距离作为实际最小距离，不再进行下一级别的距离计算；

若A级最小距离小于预设的第一安全距离阈值，则以B级最小距离作为人机间的实际最小距离。

7.如权利要求1所述的基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警方法，其特征在于：根据作业人员当前的动作状态与得到的最小距离，产生不同动作状态下的风险提示指令，包括：

当人体动作为行走时，若此时人机最小距离小于第一安全距离阈值，风险等级为危险；人机最小距离大于第一安全距离阈值且不小于第二安全距离阈值，风险等级为警示；人机最小距离大于第二安全距离阈值时，风险等级为安全。

当人体动作为观察时，若此时人机最小距离小于第一安全距离阈值，风险等级为警示；人机最小距离大于第一安全距离阈值且不小于第二安全距离阈值，以及人机最小距离大于第二安全距离阈值时，风险等级均为安全。

当人体动作为工作时，若此时人机最小距离小于第一安全距离阈值，或者大于第一安全距离阈值且不小于第二安全距离阈值时，风险等级均为危险；人机最小距离大于第二安全距离阈值时，风险等级为安全。

8.基于动作识别和人机距离的人机共融风险预警系统，其特征在于：包括：

动作识别模块，配置为：基于已构建的动作识别模型，利用获取到的作业人员动作信息，识别作业人员当前的动作状态为行走、观察或工作；

距离计算模块，配置为：利用获取到的作业人员和机器人的位置信息，得到作业人员与机器人之间的最小距离；

风险等级判定模块，配置为：根据作业人员当前的动作状态与得到的最小距离，产生不同动作状态下的风险提示指令。