经典案例
动作捕捉系统用于四足机器人开发
长沙高博会现场
8米×9米
四足机器人、仿生机器人、机器人位姿
四足机器人
16个Mars 4H动作捕捉镜头

2020湖南长沙高等教育博览会上,NOKOV(度量)动作捕捉携杭州云深处共同展示了仿生四足机器人舞蹈表演。四足机器人跳舞时,利用NOKOV光学动作捕捉系统捕捉粘贴在四足机器人上的标志点三维坐标位置,捕捉机器人躯干和各关节的运动,在屏幕上同步显示。

除了同步显示四足机器人的动作,NOKOV(度量)光学动作捕捉系统还可以输出机器人在行走、跳舞过程中各节点的位置数据,以及前肢、后肢各个关节的角度和角速度,数据精度可达到亚毫米级。

在四足机器人的开发过程中,步态作为四足机器人最重要的一项研究内容,表示了各条腿协调运行的规律,可以用来描述并且决定机器人运动的速度、方向、占空比、可靠性以及机动性,对于保证步行机构系统稳定地运行非常重要。

利用NOKOV三维动作捕捉系统采集的数据,结合机器人自身的传感器信息,在线进行步态分析和规划,然后将规划好的步态传送给机器人的控制系统,控制系统控制伺服电机驱动机器人运动,实时矫正姿态。

由山东大学开发的一款四足机器人具有对非结构化环境的强大的适应性能与越障性能。该机器人单腿具有三个自由度,足端安装有力传感器,外置NOKOV光学动作捕捉系统,具有环境感知能力。机器人通过对各传感器信息进行融合分析后实现步态的在线规划,然后将规划好的步态信息发送给机载计算机,机载计算机控制其运动。山大的四足机器人可以在复杂的石堆结构上实现环境感知并进行实时步态规划,最终达到稳定行走与越障的效果。

此外,为了提高机械行走的效率和通过性能,可以运用相关性分析方法,以牧羊犬、山羊、猎豹等有出色稳定位移能力的动物为原型,分析动物各个关节之间的协同关系,将其运动机理和行为方式运用到足式机器人行走的研究中。利用NOKOV动作捕捉技术,捕获动物运动时身上关键位置的反光标志,获取标记物的三维空间坐标,处理后得到动物肢体动作各参数,包括步频、步幅、步速、步长、步宽、支撑期、摆动期、关节角度和角速度等,利用这些参数对动物运动学特性进行研究,如不同步态下的时序规律以及动物关节位移和关节角运动变化等。

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除了山东大学,NOKOV还参与了上海交通大学、天津大学等多所高校四足机器人的研发。

 


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