基于Kinect的主动式伴舞机器人的研究与设计.pdf

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1、第6期机械设计与制造2013年6月MachineryDesign&Manufacture基于Kinect的主动式伴舞机器人的研究与设计罗瑞琨．-，魏有毅，尹华彬，徐静1,27刘召27刘峰z，陈恳-，(1．清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084；2．清华大学机械工程系，北京100084；3戚都飞机工业(集团)有限责任公司制造工程部，四川成都610092)摘要：开发了一种基于Kineet传感器的主动轮式伴舞机器人。机器人在与人直接接触的条件下共同舞蹈，达到对老年人、病人进行康复训练的目的。由于适用人群力量不足，提出了采用全向轮结构的主动式机器人；然后，提出了全向轮式机器人运

2、动控制算法。此外，提出了采用Kinect传感器的人腿识别定位算法，该算法主要包含背景去除、双腿识别、姿态识别三个步骤，利用逐行扫面的方法实现了对人双腿的实时识别与定位。最后，通过与机器人共同舞蹈实验，验证了视觉算法的稳定性和准确性。关键词：伴舞机器人；人一机器人协作；Kinect；姿态识别中图分类号：TH16；TP216文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)06—0001—03StudyandDesignofActiveDancingPartnerRobotBasedonKinectLUORui-kun，WEIYou-yi，YINHua-bin。，XUJing一

3、，LIUZhao，LIUFeng。，CHENKen，(1．StateKeyLaboratoryofTribology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；2．DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghHaUniversity，Beijing100084，China；3．AVICChengduAircraftIndustrial(Group)Co．，Ltd，SichuanChengdu610092，China)Abstract：Awheeledactivetypedancingpartnerrobot

4、basedonKinectsensorisdeveloped．Bydancingincooperationwithahumanthroughdirectphysicalinteraction，therobotCOJZhelptheoldandpatientwithrehabilitationtraining．Becauseofthetargetu$er$’weaknessinphysicalstrength，anactivetypeofwheeledomni—directionalrobotstructureispresented．Then，omni-directionalmo

5、tioncontrolalgorithmispresented．Furthermore，ahumanlegdetectionandlocalizationalgorithmviaKinectsensorisdevelopedwhichincludesthreesteps：backgroundremoval，legidentifcation，andposedetermination．Theline—by-linemethodisusedtorealizereal—timehumanlegdetectionandlocalization．Finally，byactualexperi

6、mentofdancingwhhtheauthor，thestabilityandaccuracyofthevisionalgorithmisverified．KeyWords：DancingPartnerRobot；Human-RobotInteraction；Kinect；PoseDetection1引言人的研究包含了机器人对人类步态的识别，机器人对人类的伴随运动等研究方向。这些研究方向在未来可以使得机器人更好的帮机器人目前已经广泛的应用在工业领域，来提高生产效率，助人类。产品质量以及降低成本。随着人口老龄化问题的出现，世界各国伴舞机器人核心是人体运动的感知与预测。近年来人

7、体感的科学家在努力研究机器人在家庭，医疗，公共场所等领域内的知技术不仅在3D电影等娱乐领域有着重要应用，更是机器人领应用。这类应用中需要机器人与人类进行近距离的接触，这样安全问题就显得尤为重要。因此机器人一人协作成为了该类研究的域内有着重要的作用，特别是机器人一人协作领域内有着重要意义。目前已经有诸多成熟的人体感知系统，如常见的立体环境系重点。目前已有很多实验室进行机器人一人协作的研究，如Kazerooni开发了能够增加人体力量的机器人『j]，日本某公司开发统，即在室内布置多个相机或红外线传