[发明专利]人机协作机器人抓取系统及其工作方法

权利要求书

1.一种人机协作机器人抓取系统，其特征在于，包括数据获取部分、数据处理部分、工业机器人部分，所述数据获取部分包括佩戴式惯性传感器模块、相机定距模块，所述数据处理部分包括高斯模型EM算法训练模块、高斯模型处理模块，所述工业机器人部分包括适应性机器人关节坐标提取模块；

所述佩戴式惯性传感器模块设置在操作者的手上，用于提取所述操作者抓取物体的姿态变量；

所述相机定距模块提取物体边缘点坐标，获取坐标的平均值作为目标物体中心点的坐标(x，y)；

所述高斯模型EM算法训练模块使用示教数据估算高斯模型的参数，形成物体观测变量与机器人关节变量之间的映射关系；

所述高斯模型处理模块对所述机器人关节变量与所述物体观测变量进行关联，通过预先训练得到的映射关系，根据新的物体观测变量预测对应的机器人关节变量；

所述适应性机器人关节坐标提取模块提取所述高斯模型处理模块获得的机器人关节变量。

2.根据权利要求1所述的人机协作机器人抓取系统，其特征在于，所述佩戴式惯性传感器模块包括传感器节点和汇聚控制节点，所述传感器节点设置在掌心处，所述汇聚控制节点设置在手背处；

所述传感器节点用于采集操作者手掌在抓取物体过程中的姿态信息；

所述汇聚控制节点用于收集所述传感器节点的数据，通过无线传输方式将收集的数据发送给数据处理部分。

3.根据权利要求2所述的人机协作机器人抓取系统，其特征在于，所述传感器节点为三轴陀螺仪，用于获取手掌的三轴旋转角速度(g_x，g_y，g_z)；

所述三轴陀螺仪还用于根据三轴旋转角速度和采样时间进行积分运算，获得传感器节点的姿态信息，通过欧拉角的形式对所述姿态信息进行表示。

4.根据权利要求1所述的人机协作机器人抓取系统，其特征在于，所述工业机器人部分还包括机器人本体和底层控制器，

所述适应性机器人关节坐标提取模块将机器人关节变量发送给所述机器人本体和底层控制器，所述底层控制器控制所述机器人本体完成物体的抓取动作。

5.一种人机协作机器人抓取系统的工作方法，其特征在于，所述人机协作机器人抓取系统包括数据获取部分、数据处理部分、工业机器人部分，所述数据获取部分包括佩戴式惯性传感器模块、相机定距模块，所述数据处理部分包括高斯模型EM算法训练模块、高斯模型处理模块，所述工业机器人部分包括适应性机器人关节坐标提取模块；

所述人机协作机器人抓取系统的工作方法包括：

所述佩戴式惯性传感器模块提取所述操作者抓取物体的姿态变量；

所述相机定距模块提取物体边缘点坐标，获取坐标的平均值作为目标物体中心点的坐标(x，y)；

所述高斯模型EM算法训练模块使用示教数据估算高斯模型的参数，形成物体观测变量与机器人关节变量之间的映射关系；

所述高斯模型处理模块对所述机器人关节变量与所述物体观测变量进行关联，通过预先训练得到的映射关系，根据新的物体观测变量预测对应的机器人关节变量；

所述适应性机器人关节坐标提取模块提取所述高斯模型处理模块获得的机器人关节变量。