基于动捕设备的机器人云端控制系统及方法与流程 专利技术说明

电子通信装置的制造及其应用技术1.本发明属于机器人控制领域，具体涉及一种基于动捕设备的机器人云端控制系统及方法。背景技术：2.模仿人的形态和行为而设计制造的机器人就是仿人机器人，一般分别或同时具有仿人的四肢和头部。机器人一般根据不同应用需求被设计成不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人等。而仿人机器人研究集机械，电子，计算机，材料，传感器，控制技术等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要完全实现高智能，高灵活性的仿人机器人还有很长的路要走，而且，人类对自身也没有彻底地了解，这些都限制了仿人机器人的发展。3.仿人机器人具有人类的外观，可以适应人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。4.机器人动捕设备是一种搭载移动机械装置的机器人系统，可以根据选定的任务执行复杂的动作，从而实现远程或自动捕获和捕获敌方目标。机器人动捕设备可以配备一系列传感器，机器人动捕设备具有活动空间(以移动机械装置为基础)、多关节机械臂、伺服机械手和摄像头等组件，能够实现远程监控、跟踪和动捕。机器人动捕设备应用于各种情况，包括搜救紧急情况等，可以有效缩短任务执行时间。5.目前，仿人机器人的主控制器直接部署在机器人端，与动捕设备进行信息交互，在接收到动捕设备发出的控制指令后，将动捕数据转化为电机数据，生成机器人执行的指令，控制机器人执行对应的动作。存在的问题是：①机器人端的主控制器的容载和计算能力有限，不能处理更多和更复杂的计算；②为确保动捕设备和机器人之间的通信，两者通常需要部署在一起，动捕设备不能远距离控制机器人，受地理位置的限制。技术实现要素：6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于动捕设备的机器人云端控制系统及方法，能够基于云端系统远程控制仿人机器人，弥补了仿人实体机器人无法远程有效控制的空白。7.实现本发明目的的技术解决方案为：8.一种基于动捕设备的机器人云端控制系统，其包括部署在云端的机器人主控制器以及机器人端的机器人操作系统，所述机器人操作系统与所述主控制器通过网络进行通信，动捕设备通过网络与所述主控制器进行通信；当所述主控制器通过网络获取来自所述动捕设备的动作指令后，转换为机器人执行指令，通过网络发送给所述机器人操作系统，控制机器人硬件实体执行所述执行指令的动作。9.作为本发明优选实施例，所述机器人硬件实体包括机器人伺服电机。10.作为本发明优选实施例，所述机器人操作系统采用树莓派。11.作为本发明优选实施例，还包括机器人客户端，通过网络与所述主控制器以及所述机器人操作系统进行通信；当所述主控制器获取到所述动捕设备的连接请求时，发送信息给所述机器人客户端，所述机器人客户端通知所述机器人操作系统，所述机器人操作系统获取专网专通道vpn地址并发生给所述机器人客户端，所述机器人客户端将所述vpn地址发送给所述主控制器，所述主控制器将获取的所述vpn地址转发给所述动捕设备，通过所述vpn地址建立所述动捕设备和所述机器人操作系统的连接。12.作为本发明优选实施例，所述主控制器设置有动捕设备的动作指令与机器人执行指令一一对应的动作指令库。13.作为本发明优选实施例，所述主控制器同时与多个线下机器人操作系统通过网络进行连接，所述主控制器提供有选择模块，供用户登录后选择对应的机器人操作系统进行连接。14.作为本发明优选实施例，所述主控制器提供有存储模块，当获取来自所述动捕设备的动作指令并转换为机器人执行指令后，按照既定规则预存于所述存储模块，当既定规则的触发条件发生时将所述存储模块中预存的动作指令一并发生给所述机器人操作系统。15.一种基于动捕设备的机器人云端控制方法，其包括步骤：16.部署在云端的机器人主控制器通过网络获取来自动捕设备的动作指令；17.所述主控制器将获取的动作指令转换为机器人执行指令，通过网络发送给机器人端的机器人操作系统；18.所述机器人操作系统在接收到所述执行指令后，控制机器人硬件实体执行对应的动作。19.作为本发明优选实施例，还包括建立所述动捕设备和所述机器人操作系统之间的连接的步骤，包括：20.机器人主控制器通过网络获取动捕设备的连接请求后；发送信息给机器人客户端，所述机器人客户端与所述主控制器以及所述机器人操作系统进行通信；21.所述机器人客户端通知所述机器人操作系统，所述机器人操作系统获取专网专通道vpn地址并发生给所述机器人客户端；22.所述机器人客户端将获取到的所述vpn地址通过网络发送给所述主控制器；23.所述主控制器将获取的所述vpn地址转发给所述动捕设备，通过所述vpn地址建立所述动捕设备和所述机器人操作系统的连接。24.作为本发明优选实施例，还包括存储指令的步骤，包括：机器人主控制器提供有存储模块，当获取来自所述动捕设备的动作指令并转换为机器人执行指令后，按照既定规则预存于所述存储模块，当既定规则的触发条件发生时将所述存储模块中预存的动作指令一并发生给所述机器人操作系统。25.由于采用上述技术方案，使得本发明具有以下有益效果：26.可以让动捕设备通过云端对仿人机器人进行互联网远程控制，不受地理位置的限制。部署在云端的机器人主控制器能够具有更高配置的计算能力，可以执行更加多且复杂的计算任务，实时的优化修正动捕数据，将动捕数据转化为电机数据，从而提高机器人的控制能力。附图说明27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。28.图1为本发明实施例提供的基于动捕设备的机器人云端控制系统的框架图。29.图2为本发明实施例提供的机器人云脑(主控制器)的架构图。30.图3为本发明实施例提供基于实时动捕控制的机器人云端控制方法。31.图4为本发明实施例提供基于事先录制动捕数据进行控制的机器人云端控制方法。具体实施方式32.下面将结合本专利实施例中的附图，对本专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利保护的范围。33.本发明提供了一种基于动捕设备的机器人云端控制系统，其主要包括部署在云端的机器人主控制器以及机器人端的机器人操作系统，其中，机器人操作系统与主控制器通过网络进行通信，动捕设备也通过网络与主控制器进行通信；当主控制器通过网络接收到来自动捕设备的动作指令后，对动捕数据进行分析和转化为机器人执行的电机数据，将动作指令转换为机器人执行指令，再通过网络发送给机器人操作系统，由机器人操作系统控制机器人硬件实体执行所述执行指令的动作。34.其中，机器人硬件实体可以是控制机器人行走、转动、局部(如手指、头部)运动的各种伺服电机，如旋转电机、步进电机等。机器人操作系统优选采用树莓派(raspberrypi)操作系统，用于机器人伺服电机的控制。35.参阅图1，是本发明提供的一种基于动捕设备的机器人云端控制系统的优选实施例的框架图，在该优选实施例中，整个系统分为五个层次：硬件实体层、机器人os层、机器人客户端、机器人云脑系统、动捕设备，其中：36.硬件实体层：即为机器人硬件实体，主要涉及机器人电机控制，即上述各种伺服电机，硬件实体层有时也可以包括语音采集设备，控制机器人。37.机器人os层：即为机器人端的机器人操作系统，本实施例采用raspberrypi操作系统，用于机器人伺服电机的控制。38.机器人客户端：即用户端应用程序(app或小程序)，通过通信网络与机器人主控制器进行通信，可以向主控制器发送机器人的动作指令，以控制机器人执行相应的动作。39.机器人云脑系统：即机器人主控制器，如图2所示，该机器人云脑系统可以同时控制多台线下机器人，即与多个机器人操作系统通过网络进行连接，是线下所有与之连接的机器人的云端大脑；由于主控制器部署在云端，相比于相比于部署在线下实体仿人机器人端，能够使用功能更强大的系统，具有更强的计算能力、分析推理能力和ai深度学习能力。40.动捕设备：是现有技术，配备一系列传感器，对人体或者物体在三维空间当中的运动轨迹进行跟踪、测量以及记录，然后再将记录下来的动捕数据通过网络传送到云端的机器人主控制器。41.进一步结合图3和图4，本发明基于动捕设备的机器人云端控制系统在进行机器人控制时，有两种控制方式：42.第一种是如图3所示的实时动捕控制机器人：43.机器人运营专员穿戴上动捕设备后，借助机器人云脑系统和仿人机器人直接连接，其中，机器人运营专员做出对应的动作后，动捕设备将动捕数据实时的转换成电机数据发送给仿人机器人对的主控制器，主控制器在接收到动作指令后，转换为机器人执行的指令，实时发送给机器人端，控制机器人执行对应的动作。44.具体的步骤如下：45.1、机器人运营专员登录云脑系统，寻找要控制的机器人。因此，云脑系统配置有登录模块，供机器人运营专员登录云脑系统，并提供机器人选择项，供机器人运营专员选择拟控制的机器人。46.2、选中机器人后，将控制指令下发给机器人客户端，主控制器同时与多个线下机器人操作系统通过网络进行连接，主控制器提供有选择模块，供用户登录后选择对应的机器人操作系统进行连接。47.建立动捕设备和仿人机器人的连接，步骤如下：48.机器人客户端通过网络与主控制器以及机器人操作系统进行通信；49.当主控制器获取到动捕设备的连接请求时，发送信息给机器人客户端，机器人客户端通知机器人操作系统；50.机器人操作系统获取专网专通道vpn地址并发生给机器人客户端；51.机器人客户端将vpn地址发送给主控制器；52.主控制器将获取的vpn地址转发给动捕设备，通过vpn地址建立动捕设备和机器人操作系统的连接。53.其中的专网专通道vpn地址是树莓派获取的外网地址，作用是在预先确保一定带宽的前提下进行远程直接通信且更安全，使用专网专通道vpn地址传送数据，能够更安全且保障带宽。54.3、动捕设备开始远程控制机器人55.第二种是如图4所示的预先录制动捕数据适当的时候下发控制仿人机器人：56.机器人云脑系统设置有动捕设备的动作指令与机器人执行指令一一对应的动作指令库。机器人云脑系统还提供有存储模块，当获取来自动捕设备的动作指令并转换为机器人执行指令后，按照既定规则(如设定时间后触发，或者持续一段时间未再收到新的动作指令时触发)预存于存储模块，当既定规则的触发条件发生时将存储模块中预存的动作指令一并发生给机器人操作系统。57.具体的步骤包括：机器人云脑系统事先准备好专门的动作指令库，机器人运营专员在线下做出对应的动作后，将动捕数据转换成电机数据保存为专门的动捕文件，在该组动作全部结束后或者一段时间后，将动捕文件上传机器人云脑系统，机器人云脑系统再下发给仿人机器人去执行。58.本发明首次提出基于云端系统远程控制仿人机器人的方案，弥补了仿人实体机器人无法远程有效控制的空白。采用本发明的基于动捕设备的机器人云端控制系统及其控制方法，可以让动捕设备通过云端对仿人机器人进行互联网远程控制，不受地理位置的限制。部署在云端的机器人主控制器能够具有更高配置的计算能力，可以执行更加多且复杂的计算任务，实时的优化修正动捕数据，将动捕数据转化为电机数据，从而提高机器人的控制能力。59.尽管已经示出和描述了本专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!