70、人机异构工作空间的混合映射方法

人机异构工作空间的混合映射方法

1. 系统框架

所提出的机器人远程操作系统主要分为两个模块：人机运动映射和机器人运动规划。这两个模块之间的通信通过ROS - sharp实现。

在人机运动映射模块中，包含两部分：人体关节识别和混合映射。首先，使用KinectV2获取人体关节信息。其次，将末端位姿映射和关节映射相结合，形成混合映射方法，最终得到机器人的期望关节角度。机器人的运动规划主要通过ROS（机器人操作系统）实现。根据机器人的期望关节角度，在Moveit中进行运动规划，在Gazebo中进行仿真，然后就可以控制真实机器人的运动。此外，任何6自由度的机器人都可以作为远程控制对象，这里使用UR5机器人来验证设计。

2. 运动学模型与人体关节数据处理

2.1 运动学模型的建立

人体手臂是5自由度模型，包括3自由度的肩部和2自由度的肘部，而UR5是6自由度机器人，二者是异构的。

根据D - H（Denavit - Hartenberg）方法，从坐标系$i - 1$到坐标系$i$的坐标变换矩阵$^{i - 1} iT$描述为：
[
^{i - 1}_iT =
\begin{bmatrix}
\cos\varphi_i & -\sin\varphi_i & 0 & a {i - 1}\
\sin\theta_i\cos\alpha_{i - 1} & \cos\theta_i\cos\alpha_{i - 1} & -\sin\alpha_{i - 1} & -d_i\sin\alpha_{i - 1}\ <