(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210403506.1 (22)申请日 2022.04.18 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 周乐来　李杉　李贻斌　田新诚　 宋锐　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 李圣梅 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (54)发明名称 基于手势协议遥操作机 械臂方法及系统 (57)摘要 本申请提供一种基于手势协议遥操作机械 臂方法及系统， 涉及机械臂遥操作技术领域， 该 方法包括： 获取人体关节的运动数据； 对运动数 据进行处理， 确定人体的当前姿态信息； 在当前 姿态信息符合预先定义的开始指令手势的情况 下， 启动使用手势控制机械臂运动， 获取机械臂 的状态信息， 以及人体在下一时刻作出的姿态信 息， 将姿态信息与预先定义的手势动作进行对 比， 确定与姿态信息相对应的目标手势动作； 基 于机械臂的状态信息， 以及目标手势动作对应的 运动控制指令， 控制机械臂在下一时刻的运动状 态。 这样， 通过预先定义手势协议， 基于手势协议 远程控制机械臂末端到达空间内可达的任意位 置， 可以减少手势跟随过程中的误操作， 提高机 械臂控制的准确率。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114714358 A 2022.07.08 CN 114714358 A 1.一种基于手势 协议遥操作机 械臂方法， 其特 征在于， 包括： 获取人体关节的运动数据； 对所述运动数据进行处 理， 确定人体的当前姿态信息； 在所述当前姿态信 息符合预先定义的开始指令手势的情况下， 启动使用手势控制机械 臂运动， 获取机械臂的状态信息， 以及人体在下一时刻作出的姿态信息， 将所述姿态信息与 预先定义的手势动作进行对比， 确定出与所述姿态信息相对应的目标手势动作； 基于机械臂 的状态信息， 以及所述目标手势动作对应的运动控制指令， 控制机械臂在 下一时刻的运动状态。 2.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 在所述基于机械 臂的状态信息， 以及目标手势动作对应的运动控制指令， 控制 机械臂在下一时刻的运动状 态之后， 所述方法还 包括： 在检测到人体作出的姿态信 息符合预先定义的停止指令手势的情况下， 停止使用手势 控制机械臂运动。 3.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 所述人体关节包 括人体的上半身躯干、 左大臂、 左小臂、 右大臂和右小臂； 通过设置于人体关节处的惯性测 量单元获取人体关节的运动数据。 4.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 所述运动数据包 括加速度和角速度； 所述对所述 运动数据进行处 理， 确定人体的当前姿态信息， 包括： 采用小波去噪对获取的运动数据进行实时校准； 基于加速度和角速度， 求取四元 数， 用单位 化后的四元 数表示旋转矩阵； 基于获取的每 个关节的运动数据和旋转矩阵， 求 解人体的当前姿态信息 。 5.如权利要求4所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 所述采用小波去 噪对获取的运动数据进行实时校准， 包括： 对所述运动数据进行小 波变换， 得到各尺度的小 波系数； 将幅值小于 阈值的小波系数进行剔除， 幅值大于 阈值的小波系数收缩为小波系数与阈 值的插值， 得到估计的小 波系数； 利用估计的小 波系数进行小 波重构， 得到去噪后的运动数据。 6.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 预先定义的手势 动作包括双臂动作和单臂动作； 双臂动作包括双臂侧平举和双臂前平举； 单臂动作包括左 臂侧平举、 右臂侧平举、 右臂平指向上、 右臂平指向下、 右臂平指向左、 左臂平指向右、 右臂 平指向前和右 臂平指向后。 7.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 所述运动控制 指 令包括机械臂运动的开始/停止， 机械臂运动速度的加速/减速， 以及机械臂在空间运动的 上移、 下移、 左移、 右 移、 前移和后移。 8.如权利要求1所述的基于手势协议遥操作机械臂方法， 其特征在于， 所述方法还包 括： 获取预先定义的手势动作对应的指令标志， 并在控制面板上显示所述指令标志； 确定 姿态信息符合的目标手势动作， 标记所述目标手势动作对应的目标指令标志。 9.一种基于手势 协议遥操作机 械臂系统， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114714358 A 2数据获取模块， 用于获取 人体关节的运动数据； 信息确定模块， 用于对所述 运动数据进行处 理， 确定人体的当前姿态信息； 指令确定模块， 用于在所述当前姿态信息符合预先定义的开始指令手势 的情况下， 启 动使用手势控制 机械臂运动， 获取机械臂的状态信息， 以及人体在下一时刻作出 的姿态信 息， 将所述姿态信息与预先定义的手势动作进行对比， 确定出与所述姿态信息相对应的目 标手势动作； 控制模块， 用于基于机械臂的状态信 息， 以及所述目标手势动作对应的运动控制 指令， 控制机械臂在下一时刻的运动状态。 10.如权利要求9所述的基于手势协议遥操作机械臂系统， 其特征在于， 所述控制模块 还用于在检测到人体作出的姿态信息符合预先定义的停止指令手势的情况下， 停止使用手 势控制机 械臂运动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114714358 A 3