[发明专利]一种基于改进头姿估计方法的机器人轮椅交互控制方法

摘要

本发明提供一种基于改进头姿估计方法的机器人轮椅交互控制方法，该方法利用随机森林结合最近点迭代算法实时计算头部姿态，从而让使用对象能够用头部来控制机器人轮椅的运动。其具体实现包括如下步骤构建头部姿态检测的随机森林；构建个人头部点云模板；利用深度数据传感器采集头部深度图像并预处理；通过随机森林算法检测当前头部的粗略姿态；通过最近点迭代算法精确计算当前头部姿态；再根据不同的头部姿态参数给机器人轮椅发出不同的控制命令。利用本发明的方法，使得老年和残障人士可以利用头部稳定地控制机器人轮椅，方便了他们的出行。

主权项

一种基于改进头姿估计方法的机器人轮椅交互控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，通过头部姿态样本库构建头部姿态估计的随机森林模型：利用样本库中不同姿态的头部深度图像构建头部姿态估计的随机森林，通过该随机森林可以实时估计头部的姿态数据，应用于后面粗略检测头姿步骤；S2，通过深度传感器采集包含头部的深度图像并预处理：利用Kinect采集包含头部的深度图像，采集速率为每秒30帧；由于原始深度数据存在噪声干扰，因此需要对采集的深度数据进行滤波处理，并将深度数据转换为点云数据；S3，构建使用者的头部点云模型：利用S2中的方法得到的点云数据，通过拼接多幅不同角度的头部点云数据来构建完整的头部点云模型，后续将此点云模型作为基准点云来使用点云配准的方法得到精确的头部姿态；S4，利用随机森林结合点云配准的方法检测头部姿态：首先利用步骤S1中的随机森林模型估计粗略的头部姿态，再利用得到的粗略头部姿态结合步骤S3中的个人头部点云模型通过点云配准算法计算精确的头部姿态，使用两种方法的结合兼顾了头姿检测的实时性和精确性；S5，通过头部转动模拟控制摇杆的方式实现对机器人轮椅的控制：“利用头部转动模拟控制摇杆的方式直观显示当前头部姿态，通过上位机根据当前的头部姿势发出对应的控制命令给机器人轮椅，控制命令通过串口发送下位机控制器，下位机再发送控制命令给电机驱动从而控制机器人轮椅的运动。