[发明专利]一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置与方法

说明书

本发明公开了一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置与方法。总支撑平台中，主支撑板水平面布置，主支撑板上安装有沿周向布置的若干直线推进机构，每个直线推进机构末端固定连接一个弹性杆，单根弹性杆沿周向布置，各个直线推进机构所连接的弹性杆在主支撑板外围沿周向间隔围成一圈，并且在一圈弹性杆外侧面围绕有一根柔带，主支撑板上的一侧设有换向机构，柔带的一端固定于与换向机构相邻的一个弹性杆上，柔带的一端沿周向围绕一圈所有各个弹性杆后连接到换向机构；轮廓修正机构连接到总支撑平台，微调当前轮廓形状；图像采集装置布置于总支撑平台，通过相机采集当前轮廓图像，反馈控制装置变形，并建立轮廓图像和电机参数之间的映射模型。本发明操作简便，拟合精度高，能满足仿人型机器人行业需求，具有良好的推广前景。

技术领域

本发明涉及仿人形机器人的技术领域，特别是涉及了一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置与方法。

背景技术

仿人形机器人主要可以分为模仿人某些技能的机器人以及模仿人体形态的机器人。前者着重于对于人的功能的模仿，如双脚直立行走、利用工具、独立思考判断等；后者以试衣机器人为代表，通过内部机械结构控制机器人外表面形状，以模拟不同体形的人体，可用于代替真人进行服装试穿。

模仿人体形态的仿人型机器人的常用设计思路为将人体躯干分成若干功能区块，通过内部机械结构控制各功能区块空间位置，以达到拟合人体形态的目的。不同人体之间的相同功能区块在表面几何结构上不尽相同，但是对于仿人形机器人而言，这些区块往往是刚性或者准刚性的，可位移而不可形变，进而导致明显的拟合结果误差。

在计算机图形学中，常使用线框模型来代表人体。通过截取扫描人体的切面环，获取人体特征曲线，结合计算机图形学相关算法，参数化表达三维人体模型。

针对上述问题，结合计算机图形学相关知识，本发明提出了一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置与方法，为模拟人体形态的仿人形机器人提供了一种可行的基础方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置与方法，为模拟人体形态的仿人形机器人设计提供一种可行的基础方案。

本发明采用的技术方案为：

一、一种用于拟合人体任意截面轮廓的装置：

包括图像采集装置、用于确定截面轮廓初始形状的总支撑平台和用于修正截面轮廓形状的轮廓修正机构，总支撑平台包括若干弹性杆、一块主支撑板、若干直线推进机构和换向机构，主支撑板水平面布置，主支撑板上安装有沿周向布置的若干直线推进机构，每个直线推进机构末端固定连接一个弹性杆，单根弹性杆沿周向布置，各个直线推进机构所连接的弹性杆在主支撑板外围沿周向间隔围成一圈，并且在一圈弹性杆外侧面围绕有一根柔带，主支撑板上的一侧设有换向机构，柔带的一端固定于与换向机构相邻的一个弹性杆上，柔带的一端沿周向围绕一圈所有各个弹性杆后连接到换向机构；图像采集装置布置于总支撑平台，轮廓修正机构连接到总支撑平台。

本发明以柔带的围绕形状模拟人体任意截面轮廓，柔带的一端固定于与换向机构相邻的一个弹性杆上，柔带另一端向远离换向机构的周向延伸连接到下一个弹性杆，并绕一圈弹性杆后连接到换向机构。

所述的直线推进机构均包含套筒、一个联轴器、一个电机基座和一个电机，电机基座固定于主支撑板上，电机通过螺栓固接于电机基座上，联轴器一端连接电机的电机轴，联轴器另一端分别连接套筒的一端，套筒另一端连接弹性杆；

所述的换向机构包含换向套筒、一个联轴器、一个电机基座和一个电机，电机基座固定于主支撑板上，电机通过螺栓固接于电机基座上，联轴器一端连接电机的电机轴，联轴器另一端分别连接换向套筒，柔带绕经换向套筒发生换向，使得柔带由原水平延伸方向改变90度改为向下延伸。