[发明专利]一种仿人机器人模拟人体上肢潜意识动作姿态的方法

摘要

本发明公开了一种仿人机器人模拟人体上肢潜意识动作姿态的方法，该方法分析了生物力学指标即肌肉硬度、肌电信号与人体各关节运动转角的关系，建立了人体上肢7个分支动作的舒适度分值与其相应关节运动转角的函数关系，并依据此关系，建立以舒适度最佳为目标的评价及优化模型，通过对仿人机器人7自由度上肢模型的各分支动作角度进行优化求解，得到与人体潜意识动作姿态一致的仿人机器人上肢位姿。本发明实现了仿人机器人对人体潜意识动作姿态的模拟，提高了仿人机器人位姿的拟人化程度，可依据与客观试验数据相对应的机器人操控动作舒适度分值，对操控界面的布局进行评价，摆脱了以往仅依靠主观舒适度评价指标的局限。

主权项

1. 一种仿人机器人模拟人体上肢潜意识动作姿态的方法，其特征在于，该方法主要包括如下步骤：(1)根据人体舒适与疲劳的生物力学机理，确定肌力(肌肉硬度、肌电信号)为研究肌肉疲劳的生物力学指标；(2)根据人体上肢的结构及其运动特征，将人体上肢动作分解为7个分支动作，分别为上臂侧举、上臂水平屈伸，上臂旋转、前臂弯曲、前臂旋转、手腕弯曲和手腕侧屈，并确定每个分支动作的关节运动转角范围和实现运动的相关肌肉群权重；(3)通过上述生物力学指标的客观试验，结合主观实验和仿真实验数据，分别建立7个分支动作的舒适度分值与其相应关节运动转角的函数关系；(4)根据人体上肢的结构及其运动特征，建立7自由度上肢动作姿态计算模型，同时以人体动作姿态舒适度最佳为目标，建立以人体上肢7个分支动作关节运动转角为变量的评价及优化模型；(5)利用Matlab优化模块中的“惩罚函数法”，通过优化程序计算，得出最佳舒适度下人体抓取已知目标点时潜意识动作姿态的各关节运动转角；(6)利用上述评价及优化模型所得到的各关节运动转角参数作为机器人相关关节驱动电机的输入量，实现仿人机器人对人体潜意识动作姿态的真实模拟。