一种可实时显示机器人形态的系统及方法

摘要

本发明公开了一种可实时显示机器人形态的系统及方法，其中可实时显示机器人形态的系统包括姿态传感器、多个关节舵机、MCU、显示设备和电池，其中姿态传感器、多个关节舵机、MCU、显示设备均连接MCU；其中实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。本发明可实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用。

权利要求

1.一种可实时显示机器人形态的系统进行实时显示机器人形态的方法，所述可实时显示机器人形态的系统，包括：一姿态传感器，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；

多个关节舵机，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；

一MCU，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；

一显示设备，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；

一电池，连接MCU，用于提供能量；

进行实时显示机器人形态的方法,其特征在于，包括如下步骤：

(1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；

(2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；

(3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；

通过如下方法来计算模拟出机器人当前的实时运动状态：

首先以机器人的身体部位为算法基础坐标点，以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标，然后获取离机器人身体最接近的第一组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再获取与所述第一组关节舵机接近的第二组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机接近的第三组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机相对机器人身体部位的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位的位置，从而计算模拟出机器人的实时运动姿态；

(4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。

说明书

一种可实时显示机器人形态的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种可实时显示机器人形态的系统及方法。

背景技术

[0002] 目前机器人在各行各业已经得到了越来越广泛的运用。对机器人的研究也涉及了多个方面。但是针对可移动行走的机器人在实时显示机器人形态上，发明人有着新的发明。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可实时显示机器人形态的系统及方法。

[0004] 所采用的技术方案为：

[0005] 一种可实时显示机器人形态的系统，包括：

[0006] 一姿态传感器，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；

[0007] 多个关节舵机，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；

[0008] 一MCU，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；

[0009] 一显示设备，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；

[0010] 一电池，连接MCU，用于提供能量。

[0011] 进一步地，所述显示设备为电脑。

[0012] 进一步地，MCU计算模拟出机器人当前的实时运动状态通过USB将数据传输至电脑。

[0013] 一种根据上述系统进行实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：

[0014] (1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；

[0015] (2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；

[0016] (3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；

[0017] (4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。

[0018] 进一步地，步骤(3)中，通过如下方法来计算模拟出机器人当前的实时运动状态：

[0019] 首先以机器人的身体部位为算法基础坐标点，以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标，然后获取离机器人身体最接近的第一组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再获取与所述第一组关节舵机接近的第二组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机相对机器人身体部位的位置；然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机接近的第三组关节舵机的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机相对机器人身体部位的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位的位置，从而计算模拟出机器人的实时运动姿态。

[0020] 本发明的有益效果在于：

[0021] MCU作为运动控制中心，负责采集来自姿态传感器的身体实时状态值，和来自多个关节舵机的实时运动角度值，并计算模拟出机器人当前的实时运动状态，通过显示设备实时显示，从而可实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用，例如，通过数据和图分析机器人的运动轨迹，从而更好的优化机器人的运动控制算法，例如微调关节的位置信息，使机器人的行走更加稳定。

附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1为可实时显示机器人形态的系统的结构框图；

[0024] 图2为机器人舵机分布图。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明优选的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 参见图1所示，一种可实时显示机器人形态的系统，包括：

[0027] 一姿态传感器100，所述姿态传感器设置在机器人的身体部位，用于提供机器人身体部位的实时状态值；姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统。它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。利用该姿态传感器可以实时输出机器人身体的包括XYZ三轴空间坐标；

[0028] 多个关节舵机200，多个所述关节舵机分别设置在机器人的各个关节上，用于提供机器人各个关节的实时运动角度数值；关节舵机是一种位置伺服的驱动器，安装在机器人关节上，用于控制机器人的关节运动。关节舵机含有位置传感器，可以实时提供机器人关节的运动角度数值。

[0029] 一MCU300，连接所述姿态传感器和所述关节舵机，用于采集来自所述姿态传感器的身体状态值和来自所述关节舵机的实时运动角度数值，并根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；MCU作为运动控制中心，可以实时计算模拟出机器人当前的实时运动状态。

[0030] 一显示设备400，连接MCU,用于将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示；该显示设备可以设置在机器人的身体上，也可以用外部设备。该显示设备包括但不限于使用电脑，例如台式电脑、平板电脑；当然，手机或者自制的可以显示的装置都可以作为显示设备运用。当为电脑时，MCU计算模拟出机器人当前的实时运动状态的数据可以通过设置无线或有线的通讯模块传送给电脑，也可以通过USB将数据传输至电脑。

[0031] 一电池500，连接MCU，用于提供能量。例如用于提供MCU的运行能量和机器人的运动能量。电池可优选使用锂电池。

[0032] 根据上述系统，一种根据上述系统进行实时显示机器人形态的方法，包括如下步骤：

[0033] (1)姿态传感器获取并提供机器人身体部位的实时状态值给MCU；

[0034] (2)多个关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；

[0035] (3)MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态；

[0036] (4)显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。

[0037] 实施例

[0038] 下面结合附图和实施例来进一步说明该实时显示机器人形态的方法：

[0039] 参见图2所示，

[0040] 首先以机器人的身体部位 为算法基础坐标点，姿态传感器获取并提供机器人身体部位 的实时状态值给MCU，并以姿态传感器发送的实时状态值设置XYZ空间坐标；

[0041] 然后获取离机器人身体部位 最接近的第一组关节舵机 的当前运动角度数值，确定该第一组关节舵机 相对机器人身体部位 的
位置；

[0042] 然后再获取与所述第一组关节舵机 接近的第二组关节舵机⑨、 的当前运动角度数值，确定该第二组关节舵机⑨、 0
相对机器人身体部位 的位置；

[0043] 然后再依次确定再获取与所述第二组关节舵机⑨、 接近的第三组关节舵机⑦、⑧、 的当前运动角度数值，确定该第三组关节舵机⑦、⑧、 相对机器人身体部位 的位置，依次类推直至确定所有关节舵机相对机器人身体部位 的位置，从而使全部的关节舵机获取并提供机器人各个关节的实时运动角度数值给MCU；MCU根据身体状态值和实时运动角度数值计算模拟出机器人当前的实时运动状态，从而实时计算模拟出机器人的实时运动姿态；

[0044] 最后显示设备将MCU计算模拟出的机器人的实时运动状态进行实时显示。

[0045] 本实施例有20个舵机。但本发明包括但不限于是20个舵机的实施例，不同的机器人可能用的舵机的数量不同，从而形成不同的实施例。但是不同的舵机的实施例都可以通过本发明方法来进行实时显示机器人形态，而且机器人形态的数据可进一步用于其他分析和应用，例如，通过数据和图分析机器人的运动轨迹，从而更好的优化机器人的运动控制算法，例如微调关节的位置信息，使机器人的行走更加稳定。

[0046] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。