(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210680195.3 (22)申请日 2022.06.16 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 周乐来　王畅聪　李贻斌　田新诚　 宋锐　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 闫圣娟 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 基于人机协作的人体碰撞物对接方法及系 统 (57)摘要 本发明涉及基于人机协作的人体碰撞物对 接方法及系统， 包括以下步骤： 根据不同的测量 方法获取人体姿态信息， 得到人体碰撞物的关键 点信息； 根据获得的人体姿态信息统一坐标系， 得到人体碰撞物相对于全局坐标系的位置、 姿 态、 形状和尺寸， 并导入至机器人的虚拟规划空 间中； 机器人根据虚拟规划空间中得到的信息执 行碰撞物规避， 并保存人体姿态信息形成的序 列。 根据不同测量方法得到人体碰撞物姿态信息 过程中的特性确定人体关键点信息， 并得到人体 碰撞物的位置， 经坐标系转换后使不同方法获取 的人体姿态信息得到统一， 形成统一的机器人人 体碰撞物接口， 为不同工作空间中的一致性提供 了方便。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 114952854 A 2022.08.30 CN 114952854 A 1.基于人机协作的人体碰撞 物对接方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 根据不同的测量方法获取 人体姿态信息， 得到人体碰撞 物的关键点信息； 根据获得的人体姿态信息统一坐标系， 得到人体碰撞物相对于全局坐标系的位置、 姿 态、 形状和尺寸， 并导入至 机器人的虚拟规划空间中； 机器人根据虚拟规划空间中得到的信 息执行碰撞物规避， 并保存人体姿态信 息形成的 序列。 2.如权利要求1所述的基于人机协作的人体碰撞物对接方法， 其特征在于： 根据不同的 测量方法获取人体姿态信息， 得到人体碰撞物的关键点信息， 包括： 选择深度相 机测量、 单 目摄像头结合深度学习 方法、 惯性测量单元或已保存的BVH文件中的至少一种方式获取人 体姿态信息 。 3.如权利要求2所述的基于人机协作的人体碰撞物对接方法， 其特征在于： 若选择深度 相机测量或单目摄像头结合深度学习方法获取人体姿态， 关键点信息 分别为头部、 颈部、 脊 柱、 腰部、 左肩、 左肘、 左手腕、 右肩、 右肘、 右手腕、 左胯、 左膝、 左脚腕、 右胯、 右膝和右脚腕 的坐标位置 。 4.如权利要求3所述的基于人机协作的人体碰撞物对接方法， 其特征在于： 若没有脊柱 这一关键点， 则以左右肩关键点K1、 K2连接线L1及左右胯关键点K3、 K4连接线L2为轴心分别作 圆柱体C1、 C2， 设C1、 C2的相交集 为I1； 过线L1中点K5做L1的法平面S1， S1与I1间存有0‑1个交点； 当存在2个交点时， 置信度较大的一 点作为脊柱关键点； 存在1个交点时， 选择 该交点为脊柱关键点； 不存在交点时， L1中点与L2中点连接线L3的对应比例位置作为 脊柱关键点。 5.如权利要求3所述的基于人机协作的人体碰撞物对接方法， 其特征在于： 获取各关键 点后， 将存在人体碰撞物的两个关键点相连， 将连接线作为z轴， 任取与z轴相互垂直的x、 y 轴， 作为人体碰撞 物的姿态， 并将关键点的连线中点作为人体碰撞 物的位置 。 6.如权利要求2所述的基于人机协作的人体碰撞 物对接方法， 其特 征在于： 若使用惯性测量单元进行测量人体姿态， 将初始时刻时每一惯性测量单元的姿态四元 数qi init进行取逆初始化 得 惯性测量 单元相对 于初始时刻的姿态四元数为获取到的 惯性测量单元的姿态四元数qi与 做Shuster乘法的值； 假设在运动过程中惯性测量单 元与人体未发生相对旋转， 则惯性测量单元坐标系与人体关节坐标系的相对关系为固定， 在初始时刻时做出标定姿态进 行人体姿态的标定后， 所获取的人体相对旋转姿态即为惯性 测量单元相对初始的旋转姿态qi fin。 7.如权利要求1所述的基于人机协作的人体碰撞物对接方法， 其特征在于： 根据获得的 人体姿态信息统一坐标系， 得到人体碰撞物相对于全局 坐标系的位置、 姿态、 形状和尺寸， 具体为： 设G： 全局坐标系， C： 相机或参 考坐标系， H： 人体各关节坐标系； 传感器所获取的人体位置与姿态为 机器人所参考的坐标系为全局坐标系， 通过 转换至同一 坐标系下； 通过单目相机、 深度相机或BVH所获取的姿态所参考的坐标系为相机坐标系， 通过手眼权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114952854 A 2标定得到相机相对于 机器人坐标系的位姿 惯性测量单元所测得的人体姿态， 其相对全局的位姿 为初始时刻时腰部关键点在全 局坐标系下的位姿； 对于需要进行偏移或旋转才能到达指定角度的部分位姿， 相对坐标系相对全局坐标系 的变换为 其中RR为所需要偏移或旋转的变换， 最终得到各人体碰撞物相对于 全局坐标系的位置、 姿态、 形状、 尺寸。 8.基于人机协作的人体碰撞 物对接系统， 其特 征在于： 包括： 姿态信息获取模块， 配置为： 根据不同的测量方法获取人体姿态信 息， 得到人体碰撞物 的关键点信息； 坐标系转换模块， 配置为： 根据获得的人体姿态信息统一坐标系， 得到人体碰撞物相对 于全局坐标系的位置、 姿态、 形状和尺寸， 并导入至 机器人的虚拟规划空间中； 动作保存模块， 配置为： 机器人根据虚拟规划空间中得到的信 息执行碰撞物规避， 并保 存人体姿态信息形成的序列。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的基于人机协作的人体碰撞 物对接方法中的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的基 于人机协作的人体碰撞 物对接方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114952854 A 3