[发明专利]一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置及方法

权利要求书

1.一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，包括电动推杆、角度传感器、电机、第一眼睛转动舵机、第二眼睛转动舵机、编码器、深度摄像头、麦克风阵列和控制器，

所述电动推杆，用于控制类人机器人的头部进行上下运动；

所述角度传感器，用于采集类人机器人头部的俯仰角度，用作电动推杆的闭环控制；

所述电机，用于控制类人机器人的头部进行左右运动；

所述第一眼睛转动舵机 、所述第二眼睛转动舵机分别用于控制类人机器人的眼睛进行上下和左右转动；

所述编码器，用于采集电机的转动角度，用作电机的闭环控制；

所述深度摄像头，用于采集视频数据和深度数据；

所述麦克风阵列，用于采集声音方位信息；

所述控制器包括依次连接的工控机、单片机和用于控制电动推杆的电机驱动器，所述摄像头及所述麦克风阵列均与工控机的输入端连接，所述编码器及所述角度传感器均与所述单片机的输入端连接，所述电机驱动器及所述电机均与所述单片机的输出端连接；

其中，所述控制装置的控制方法，包括以下步骤：

摄像头采集视频数据和深度信息并将视频数据和深度信息传送至工控机，工控机通过人脸识别模型对视频数据进行人脸识别，通过检测得到的人脸数据获得人脸在二维图像中的坐标，根据坐标获得人脸的深度数据，根据深度数据线性转换成机器人的俯仰角度，并把俯仰角度发送到单片机，根据所获取的人脸二维图像的纵轴坐标，通过线性关系转换成眼睛的上下角度，然后发送控制数据到第一眼睛转动舵机；

麦克风阵列采集人声数据并计算出人声方位信息，并将人声方位信息传送给工控机，工控机提取人声数据中的方位信息并转换成眼睛和头部的电机控制角度，然后将电机控制角度发送至单片机和舵机；

编码器采集电机当前的转动角度并发送至单片机，单片机根据当前的转动角度及工控机发送的电机控制角度得到电机控制信号，并根据电机控制信号控制电机转动到目标位置；

角度传感器采集类人机器人头部的当前俯仰角度并发送至单片机，单片机根据当前俯仰角度和工控机发送的机器人的俯仰角度得到机器人控制信号，并把机器人控制信号发送至电机驱动器，电机驱动器驱动电动推杆运动到目标位置；

其中，所述工控机提取人声数据中的方位信息并转换成眼睛和头部的电机控制角度，然后将电机控制角度发送至单片机和舵机，包括：

工控机计算人声方位和机器人头部的方位的差值，若差值小于所设定阈值，则通过线性计算得到第二眼睛转动舵机的转动角度，并发送控制信号给第二眼睛转动舵机，若差值大于所设定阈值，则先控制眼睛转动到居中位置，然后根据线性关系计算电机的转动角度，把电机控制角度发送到单片机中；

其中，单片机内设置有第一定时中断和第二定时中断，当第一定时中断发生时，单片机从编码器中获取电机当前的角度值，当第二定时中断发生时，单片机从角度传感器中获取电机当前的角度值。

2.根据权利要求1所述的一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述电动推杆与类人机器人头部机械件相连。

3.根据权利要求1所述一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述角度传感器安装在类人机器人的头部顶端。

4.根据权利要求1所述的一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述电机通过齿轮组与类人机器人的头部相连接。

5.根据权利要求1所述的一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述第一眼睛转动舵机、第二眼睛转动舵机通过连杆结构与类人机器人的眼球连接。

6.根据权利要求1所述的一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述深度摄像头为RGB-D深度摄像头。

7.根据权利要求1所述的一种类人机器人头部和眼睛注视控制装置，其特征在于，所述人脸识别模型为opencv人脸识别模型。