文献综述
本课题的现状及发展趋势:
人机交互[1]( HCI) 技术是探索人与计算机系统之间的一种“对话”方式,是计算和设计学科交叉的技术领域,通过变动手掌或人体的姿势,控制器设备中的件可以识别和解释出变动动作的含义。手势交互[2]的操作方式可以分为两种:接触式手势交互,非接触式手势交互。非接触式的手势交互方式在当今世界上大多利用视觉技术,如基于摄像头群组构成多目视觉结构,对一系列连续的图像进行分析和处理,从而实现手势识别。
从原理上可以发现,非接触式手势交互在响应速度方面无法与接触式的比拼。所以,我们在进行手势识别时,必须考虑如何确保动作的流畅性和自然的操作感。此外,计算机的视觉技术以及各个传感器的精准程度也有待提高。
机器人对一个国家的高科技发展水平、综合国力有着深远而巨大的影响 [3]。仿人机器人是研究人类智能的高级平台,它是集机械、电子、传感技术、控制、人工智能、仿生学等多学科的复杂智能系统。在近 50年的发展历程中,仿人机器人技术取得了飞速的发展,已成为机器人领域的重要研究方向之一。是否具备学习的能力是机器人智能性的重要体现,而模仿学习[4]作为机器人学习的重要方式,为避开繁琐困难的底层运动控制实现复杂运动的生成提供了可能,在机器人仿生学中占有重要地位。
通常要实现对智能机器人的控制离不开计算机,显然,人与机器人之间无法实现直接的联系,因此,需要在人与机器之间加入媒介—计算机,通过把人与机器的交互转化为人与计算机的交互,也就是所谓的人机交互。人机交互通过数十年的发展,已经发生了质的变化,从最初交互主题适应交互客体,到现在的交互客体逐步适应交互主体。人类最熟悉的人机交互方式一般都需要额外的设备,如键盘、鼠标或触摸屏等,人机交互无法直接完成,也限制了人机交互的发展,因此,研制一种自然的人机交互形式也成为一种趋势 [5-7]。
利用传感器Kinect实现对类人型体感机器人的控制,是使人能够与远处真实世界实现良好交互的真实有效手段,同时该项目也大大延伸了WIFI无线网络的功能与发展方向,将网络通讯的应用扩展到一个全新的控制领域。与此同时,移动机器人在很多方面的独特优势。可以用于示教,或者其他劳累繁重的劳动,对灵活度要求严格的场合等,或者在对人类身体有很多不安全的因素或者在人类无法适应的条件下工作是移动机器人的强项,如:高空作业,清理有放射性的物质,在条件恶劣的环境下进行搜救等 [8-10]。
目标识别与定位是跟随机器人对人体目标跟随重要手段。机器人只有确定了人体目标的相对位置,才能够有效地实现跟随与路径规划。日本大阪大学研制了一种基于双目视觉的伺服系统,可以预测运动物体的下一步运动方向,并且实现自适应跟踪 [11]。Bertozzi等[12]提出了利用立体摄像机,通过立体匹配和坐标映射对障碍物进行实时检测与定位。Eade[13]使用SLAM单目视觉技术通过生成环境地图实现移动机器人的定位。中国海洋大学对光照变化条件下提出分段拉格朗日插值的快速目标定位算法,实现全景视觉的目标识别与定位 [14]。
本课题的价值:
在机器人领域中,在用户允许的情况下对其进行“跟随”的跟随机器人开发已经成为一个稳步增长的研究趋势。美国权威科技媒体《连线》曾经就跟随型机器人作了详细报道,报道认为跟随机器人是机器人发展的下一个重大趋势。开发一种带自动跟随功能的机器人具有众多现实需求。
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