[发明专利]基于ROS的机器人肌电控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为基于ROS的机器人肌电控制系统。

背景技术

当今时代是智能机器人技术迅猛发展的时代，人们根据自己的需求开发出了种类繁多的机器人。随着网络、移动通信等技术的高速发展，机器人智能水平和自动化水平得到了不断的提高，人类的生活观念和生活方式也因此在慢慢改变，社会的生产、发展也因此有了巨大的变化。其中，轮式机器人的运用尤其广泛。如家用扫地机，餐饮机器人等。相比于步态移动的机器人，轮式机器人只需控制前后左右的方向控制即可。另一方面，视频及跟踪技术在机器人上的运用也已经普及，特别是视觉跟踪在工业，服务业等方面有着不可小觑的运用。

假肢在康复工程上的运用尤其广泛。一般的，用于假肢控制的仿生控制信号主要有人体自身的肌电信号、脑电信号、神经电信号和声音等，利用脑电信号、神经电信号进行假肢控制还处于实验室研究阶段，因此肌电信号可谓是最直接最简便的控制信号。然而，肌电信号本身信号弱，噪声多，还存在运动伪影的影响，而加速度信号是相对于重力加速度而言的，所以肌电结合加速度的假肢控制将更精准的判别动作。

例如美国Willow Garage公司的PR2服务机器人，科研人员针对PR2 开发了大量的应用，而它们大多数都是开源的。有了这款面向开发者的服务机器人开发平台，科研人员和开发者可以用它开发各种应用，如让PR2 机器人当一个餐厅服务员上菜，也可以让它洗衣服，洗碗等。还可以让它给老人送上热茶。另一家美国公司fetch robotics是基于PR2机器人的技术成立的一个独立公司，它们提供了面向仓储物流业的简单易用的服务机器人系统。主要的应用是模拟现代化物流配送，如有人在网上下单，系统接到订单以后发指令给fetch，让它自动到指定的货架抓取客户的商品，并放到一个篮子里运到打包处人工打包贴单寄出。与PR2不同的是，fetch 的开发功能对客户是封闭的，也就是如果想使用它必须由官方定制应用以适应特定的场景或客户特殊的需求，它的价格也非常贵。除了昂贵的硬件成本，还有后续应用定制的成本，所以虽然目前还没有正式上市，不过据了解他们已经开始着手销售了，不过销售的形式比较特殊，是本体加软件开发的总包模式。也就是说该公司提供的是基于具体应用的机器人仓储物流解决方案，并不会单独卖它的机器人本体。

除了美国的服务机器人，欧洲也有多家开发服务机器人的公司，如意大利的PALrobotics。他们也是一个致力于提供科研用服务机器人的公司。有人形机器人和轮式机器人等。轮式机器人TiAGo，与fetch很像，机械构型上没有太大区别。主要的不同是定位，PAL是基于ROS的开源操作系统上开发应用，用户可以自行开发和科研。

总体来说，虽然生产服务机器人的公司非常多，但是面向的客户大多是科研院所，能真正进入平常百姓家的带有机械臂的服务机器人并不多。这主要是由于成本和可靠性两个问题决定的，一般来说，可靠性好的服务机器人成本会高的吓人。要想真正平民化，除了不停地开发更可靠的算法外，整体价格的降低，尤其是硬件成本的降低，将起到至关重要的作用。

国内的服务机器人虽然起步比较晚，但是也研发出了功能强大的服务机器人。例如由北京康力优蓝机器人科技有限公司研发的优友机器人。优友机器人在技术上的特点是其开发独立的机器人操作系统，该框架可以进行人脸识别、语音交互、情感识别等功能，主要功能是与人进行语音对话。这种产品主要应用于在家里陪伴老人和小孩，在银行可以做人机自主业务办理，在旅游景点可以做机器人导游,还有在央视春晚表演过的优必选的舞蹈机器人等。国内的机器人虽然在外形，语义等功能方面做得不错，在大都还停留在娱乐和表演方面。曾经多次新闻中出现的餐厅机器人，后来发现很多餐厅老板还是放弃了这样的机器人，原因在于虽然有足够的外表，但实用性不够，其行走还是需要沿着地面上的轨道，除了一开始的机器人噱头，后续并没有给餐厅带来多大的便利和人工成本的节省。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了基于ROS的机器人肌电控制系统，突破了之前主要把VR概念用于看影视材料，虚拟游戏等方面的局限性，用户可通过肌电和手机app联合控制机器人上的机械手的运动和机器人本身的前进运动状态，实现机器人的自动跟随功能；可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于ROS的机器人肌电控制系统，包括肌电采集传感器和姿态传感器，还包括STM32终端设备，所述STM32终端设备接受肌电采集传感器和姿态传感器传输到操作端；