[发明专利]基于人机协作的人体碰撞物对接方法及系统

说明书

本发明涉及基于人机协作的人体碰撞物对接方法及系统，包括以下步骤：根据不同的测量方法获取人体姿态信息，得到人体碰撞物的关键点信息；根据获得的人体姿态信息统一坐标系，得到人体碰撞物相对于全局坐标系的位置、姿态、形状和尺寸，并导入至机器人的虚拟规划空间中；机器人根据虚拟规划空间中得到的信息执行碰撞物规避，并保存人体姿态信息形成的序列。根据不同测量方法得到人体碰撞物姿态信息过程中的特性确定人体关键点信息，并得到人体碰撞物的位置，经坐标系转换后使不同方法获取的人体姿态信息得到统一，形成统一的机器人人体碰撞物接口，为不同工作空间中的一致性提供了方便。

技术领域

本发明涉及人机协作技术领域，具体为基于人机协作的人体碰撞物对接方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

人与机器人在同一工作空间中进行相互配合完成某些作业任务的场景被称为人机协作，人机协作发挥了机器人擅长的高重复性操作，和人类擅长的决策性操作。人机协作过程中为使协作型机器人不与人体产生碰撞，会将人体视为碰撞物，机器人必须获取人体碰撞物的位置和姿态。

目前，机器人存在多种方法获取人体碰撞物的位置和姿态，例如使用深度相机、深度学习配合单目或多目摄像头以及惯性测量单元等方式，虽然已经实现了避免碰撞的目的，但不同的方法中获取的数据类型不一致，坐标系不统一，导致多种不同的人体姿态获取方式缺少统一的对接方法，难以将多种获取人体碰撞物姿态的方法相互配合使用。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于人机协作的人体碰撞物对接方法及系统，根据不同测量方法得到人体碰撞物姿态信息过程中的特性确定人体关键点信息，并得到人体碰撞物的位置，经坐标系转换后使不同方法获取的人体姿态信息得到统一，导入机器人虚拟空间执行碰撞物规避时，能够更方便的进行现场复现或者查看问题时允许以不同帧率进行回放。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供基于人机协作的人体碰撞物对接方法，包括以下步骤：

根据不同的测量方法获取人体姿态信息，得到人体碰撞物的关键点信息；

根据获得的人体姿态信息统一坐标系，得到人体碰撞物相对于全局坐标系的位置、姿态、形状和尺寸，并导入至机器人的虚拟规划空间中；

机器人根据虚拟规划空间中得到的信息执行碰撞物规避，并保存人体姿态信息形成的序列。

根据不同的测量方法获取人体姿态信息，得到人体碰撞物的关键点信息，包括：选择深度相机测量、单目摄像头结合深度学习方法、惯性测量单元或已保存的BVH文件中的至少一种方式获取人体姿态信息。

若选择深度相机测量或单目摄像头结合深度学习方法获取人体姿态，关键点信息分别为头部、颈部、脊柱、腰部、左肩、左肘、左手腕、右肩、右肘、右手腕、左胯、左膝、左脚腕、右胯、右膝和右脚腕的坐标位置。

若没有脊柱这一关键点，则以左右肩关键点K₁、K₂连接线L₁及左右胯关键点K₃、K₄连接线L₂为轴心分别作圆柱体C₁、C₂，设C₁、C₂的相交集为I₁；过线L₁中点K₅做L₁的法平面S₁，S₁与I₁间存有0-1个交点；当存在2个交点时，置信度较大的一点作为脊柱关键点；存在一个交点时，选择该交点为脊柱关键点；不存在交点时，L₁中点与L₂中点连接线L₃的对应比例位置作为脊柱关键点。