專利名稱：一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)，尤其是基于圖像識(shí)別的一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的機(jī)械恐龍多采用雨刷電機(jī)控制，能夠使用傳感器感應(yīng)一定范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)物體，并驅(qū)動(dòng)雨刷電機(jī)進(jìn)行往復(fù)動(dòng)作。但此種恐龍動(dòng)作單一，且只能固定在特定位置，從而極度削弱了用戶的體驗(yàn)感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可以自由行走，轉(zhuǎn)彎，也可自動(dòng)跟蹤識(shí)別視野內(nèi)的運(yùn)動(dòng)人體的精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍及其實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍，包括機(jī)械恐龍軀干、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)控制電路以及控制器，所述的伺服電機(jī)設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的活動(dòng)關(guān)節(jié)上，所述的控制器設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的頭部并且與伺服電機(jī)控制電路連接，所述的伺服電機(jī)控制電路與伺服電機(jī)連接；所述的控制器還包括攝像頭以及圖像識(shí)別處理裝置， 所述的圖像識(shí)別處理裝置分別與攝像頭和電機(jī)控制電路連接。上述的一種多自由度機(jī)械恐龍所述的伺服電機(jī)控制電路是可編程伺服電機(jī)控制電路。上述的一種多自由度機(jī)械恐龍所述的攝像頭是微型高清數(shù)字?jǐn)z像頭。上述的一種多自由度機(jī)械恐龍，所述的控制器中還設(shè)有視頻轉(zhuǎn)換器，所述的視頻轉(zhuǎn)換器設(shè)置在攝像頭與圖像識(shí)別處理裝置之間，所述的視頻轉(zhuǎn)換器用于將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)。上述的一種多自由度機(jī)械恐龍，所述的圖像識(shí)別處理裝置放置在機(jī)械恐龍軀干腹部的一側(cè)，伺服電機(jī)控制電路放置在腹部的另一側(cè)，伺服電機(jī)分布設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的嘴部上頌下頌、頸部、四肢以及尾部位置。上述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的伺服電機(jī)控制電路的解碼控制芯片是STC10F8芯片。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供了一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法，包含以下步驟步驟a，圖像識(shí)別處理裝置將攝像頭拍攝的視頻信息經(jīng)圖像識(shí)別算法處理后計(jì)算出運(yùn)動(dòng)物體的空間位置；步驟b，空間位置信息經(jīng)編碼器編碼后傳輸至伺服電機(jī)控制電路中的解碼芯片，解碼芯片將外部指令解析為各個(gè)伺服電機(jī)的控制信號(hào)，伺服電機(jī)根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，進(jìn)一步的帶動(dòng)機(jī)械恐龍做出動(dòng)作。前述的一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法，在步驟a之前還經(jīng)過視頻轉(zhuǎn)換器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)。更具體地，在步驟a中所述的圖像識(shí)別算法是指原始圖像首先經(jīng)過1/4壓縮后，該壓縮圖像再與上幀壓縮圖像，對應(yīng)像素點(diǎn)之間進(jìn)行減法運(yùn)算，然后獲得一張減法圖，基于該圖每個(gè)像素點(diǎn)與二值化閾值比較最終獲得黑白圖，其中白點(diǎn)代表運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)白點(diǎn)總數(shù)，若小于閾值可認(rèn)為是環(huán)境干擾無需輸出；若大于閾值就計(jì)算所有白點(diǎn)坐標(biāo)的平均值，并輸出。本發(fā)明的有益效果是該種基于圖像識(shí)別和多自由度機(jī)器人技術(shù)的精確識(shí)別控制的大型機(jī)械恐龍可以自由行走、轉(zhuǎn)彎、也可自動(dòng)跟蹤識(shí)別視野內(nèi)的運(yùn)動(dòng)人體，具有極強(qiáng)的互動(dòng)性，改善了機(jī)械體驗(yàn)感。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的圖像識(shí)別裝置的工作流程圖；圖3是本發(fā)明的控制過程示意圖；圖4是本發(fā)明的具體實(shí)例的示意圖；圖5是圖像識(shí)別算法的計(jì)算流程圖。附圖中標(biāo)記分述如下1、控制器，2、攝像頭，3、圖像識(shí)別處理裝置，3、伺服電機(jī)控制電路，4、伺服電機(jī)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示的一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍，包括機(jī)械恐龍軀干、伺服電機(jī)4、伺服電機(jī)控制電路3以及控制器1，所述的伺服電機(jī)4設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的活動(dòng)關(guān)節(jié)上，所述的控制器1設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的頭部并且與伺服電機(jī)控制電路3連接，所述的伺服電機(jī)控制電路3與伺服電機(jī)4連接；所述的控制器1還包括攝像頭2以及圖像識(shí)別處理裝置3，所述的圖像識(shí)別處理裝置3分別與攝像頭1和伺服電機(jī)控制電路3連接。如圖2所示，攝像頭2采集視頻模擬信號(hào)，經(jīng)由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再傳遞給圖像識(shí)別處理裝置3調(diào)用攜帶的圖像識(shí)別算法探測出運(yùn)動(dòng)人體。輸出圖像時(shí)再經(jīng)由轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。其中位置信息傳遞給編碼器，編碼器將三維空間位置信息轉(zhuǎn)換成指令傳遞給外部電路。如圖3所示，外部輸入的控制指令經(jīng)由外接串口傳遞給控制電路的解碼芯片 STC10F8，解碼芯片STC10F8將解析后的控制指令轉(zhuǎn)換成控制伺服電機(jī)4的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)將驅(qū)動(dòng)分布在機(jī)械恐龍軀干各個(gè)關(guān)鍵部位的伺服電機(jī)4進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作。如圖4所示，游客可以在機(jī)械恐龍視野范圍內(nèi)做任意運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)機(jī)械恐龍的圖像識(shí)別處理裝置3，間接控制各個(gè)伺服電機(jī)4運(yùn)作，達(dá)到與機(jī)械恐龍互動(dòng)的效果。如圖5所示的圖像識(shí)別算法，原始圖像首先經(jīng)過1/4壓縮，便于快速處理。該壓縮圖像再與上幀壓縮圖像，對應(yīng)像素點(diǎn)之間進(jìn)行減法運(yùn)算。上述操作獲得一張減法圖，基于該圖每個(gè)像素點(diǎn)與二值化閾值比較，最終獲得黑白圖，其中白點(diǎn)代表運(yùn)動(dòng)點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)白點(diǎn)總數(shù)，若小于閾值可認(rèn)為是環(huán)境干擾，無需輸出；若大于閾值，就計(jì)算所有白點(diǎn)坐標(biāo)的平均值，并輸出。該種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法是步驟a，圖像識(shí)別處理裝置將攝像頭拍攝的視頻信息經(jīng)圖像識(shí)別算法處理后計(jì)算出運(yùn)動(dòng)物體的空間位置；步驟b， 空間位置信息經(jīng)編碼器編碼后傳輸至伺服電機(jī)控制電路中的解碼芯片，解碼芯片將外部指令解析為各個(gè)伺服電機(jī)的控制信號(hào)，伺服電機(jī)根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，進(jìn)一步的帶動(dòng)機(jī)械恐龍做出動(dòng)作。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，可以簡單替換所用芯片，或者替換所用電機(jī)，或者使用類似圖像識(shí)別算法，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍，包括機(jī)械恐龍軀干、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)控制電路以及控制器，其特征是所述的伺服電機(jī)設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的活動(dòng)節(jié)上，所述的控制器設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的頭部并且與伺服電機(jī)控制電路連接，所述的伺服電機(jī)控制電路與伺服電機(jī)連接；所述的控制器還包括攝像頭以及圖像識(shí)別處理裝置，所述的圖像識(shí)別處理裝置分別與攝像頭和電機(jī)控制電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的伺服電機(jī)控制電路是可編程伺服電機(jī)控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的攝像頭是微型高清數(shù)字?jǐn)z像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的控制器中還設(shè)有視頻轉(zhuǎn)換器，所述的視頻轉(zhuǎn)換器設(shè)置在攝像頭與圖像識(shí)別處理裝置之間，所述的視頻轉(zhuǎn)換器用于將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的圖像識(shí)別處理裝置放置在機(jī)械恐龍軀干腹部的一側(cè)，伺服電機(jī)控制電路放置在腹部的另一側(cè)，伺服電機(jī)分布設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的嘴部上頌、下頌、頸部、四肢以及尾部位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5任一項(xiàng)所述的一種多自由度機(jī)械恐龍，其特征是所述的伺服電機(jī)控制電路的解碼控制芯片是STC10F8芯片。
7.一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是包含以下步驟步驟a，圖像識(shí)別處理裝置將攝像頭拍攝的視頻信息經(jīng)圖像識(shí)別算法處理后計(jì)算出運(yùn)動(dòng)物體的空間位置；步驟b，空間位置信息經(jīng)編碼器編碼后傳輸至伺服電機(jī)控制電路中的解碼芯片，解碼芯片將外部指令解析為各個(gè)伺服電機(jī)的控制信號(hào)，伺服電機(jī)根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生動(dòng)作，進(jìn)一步的帶動(dòng)機(jī)械恐龍做出動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是步驟a之前還經(jīng)過視頻轉(zhuǎn)換器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是步驟a中所述的圖像識(shí)別算法是指原始圖像首先經(jīng)過1/4壓縮后，該壓縮圖像再與上幀壓縮圖像，對應(yīng)像素點(diǎn)之間進(jìn)行減法運(yùn)算，然后獲得一張減法圖，基于該圖每個(gè)像素點(diǎn)與二值化閾值比較最終獲得黑白圖，其中白點(diǎn)代表運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)白點(diǎn)總數(shù)，若小于閾值可認(rèn)為是環(huán)境干擾無需輸出；若大于閾值就計(jì)算所有白點(diǎn)坐標(biāo)的平均值，并輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種精確識(shí)別控制的多自由度機(jī)械恐龍，包括機(jī)械恐龍軀干、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)控制電路以及控制器，所述的伺服電機(jī)設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的活動(dòng)關(guān)節(jié)上，所述的控制器設(shè)置在機(jī)械恐龍軀干的頭部并且與伺服電機(jī)控制電路連接，所述的伺服電機(jī)控制電路與伺服電機(jī)連接；所述的控制器還包括攝像頭以及圖像識(shí)別處理裝置，所述的圖像識(shí)別處理裝置分別與攝像頭和電機(jī)控制電路連接。該基于圖像識(shí)別和多自由度機(jī)器人技術(shù)的大型機(jī)械恐龍可以自由行走、轉(zhuǎn)彎、也可自動(dòng)跟蹤識(shí)別視野內(nèi)的運(yùn)動(dòng)人體，具有極強(qiáng)的互動(dòng)性，改善了機(jī)械體驗(yàn)感。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102495638SQ201110391268
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者王鵬勃 申請人:王鵬勃