一种基于动作示范的动作实时驱动系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于动作示范的动作实时驱动系统，包括：独立于被控对象的动作示范装置，示范动作数据处理和转发模块，以及，包含动作驱动模块的被控对象，其特征在于：动作示范装置、示范动作数据处理和转发模块以及动作驱动模块之间通讯连接；动作示范装置产生原始示范动作数据；示范动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节机构的动作数据，并发送给动作驱动模块；动作驱动模块根据接收到的示范动作数据控制被控对象执行对应的动作。同时，本发明还公开了一种基于动作示范的动作实时驱动方法。
【专利说明】
一种基于动作示范的动作实时驱动系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种玩具动作驱动系统，尤其是涉及一种基于动作示范的动作实时驱动系统及方法，属于智能玩具技术领域。【背景技术】
[0002]随着玩具产业的发展，越来越多的玩具向智能化发展，出现了基于示范者动作控制玩具动作的智能玩具。现有技术中，该类控制技术的主要原理是，根据人体动作捕捉装置采集的动作数据来控制被控对象的动作，被控对象包括机器人及智能玩具等。上述控制技术一般包括相互分离的下述步骤:A、通过人体动作捕捉装置采集示范动作数据;B、录制并保存示范动作数据;C、启动被控对象，将录制好的示范动作数据应用于它，驱动它再现那些示范动作。但是，现有技术中基于动作的驱动系统存在如下技术问题:(1)控制目标只能是类人形机器人，要求关节结构和人类近似，关节结构不一样的装置无法控制；(2)示范动作数据必须要先记录保存下来，然后才能再现，示范动作无法实时驱动被控制对象运动，示范者无法实时观察控制目标的动作效果；(3)采集示范动作的方式仅局限于动作捕捉一种；(4)示范主体只能是人。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于动作示范的动作实时驱动系统，通过多种示范动作采集方式，实现被控对象的实时驱动，且适用范围广，操作简单。 [〇〇〇4]为此，本发明采用如下技术方案:一种基于动作示范的动作实时驱动系统，包括:独立于被控对象的动作示范装置，示范动作数据处理和转发模块，以及，包含动作驱动模块的被控对象，其特征在于:动作示范装置、示范动作数据处理和转发模块以及动作驱动模块之间通讯连接;动作示范装置产生原始示范动作数据，并将产生的原始示范动作发送给示范动作数据处理和转发模块;示范动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节机构的动作数据，并发送给动作驱动模块;动作驱动模块根据接收到的示范动作数据控制被控对象执行对应的动作，实现对被控对象的实时控制。
[0005]进一步地，所述动作示范装置通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、游戏手柄操控、vr手套操控产生原始示范动作数据。
[0006]进一步地，所述示范动作数据处理和转发模块具有录制功能，可将示范动作数据保存下来。
[0007]进一步地，动作示范装置、示范动作数据处理和转发模块以及动作驱动模块之间通过标准的或者定制的无线或者有线的通讯方式进行通讯。
[0008]本发明的另一方面，还提供一种基于动作示范的动作实时驱动方法，包括如下步骤:S1:生产原始示范动作数据:独立于被控对象的动作示范装置产生原始示范动作数据， 并将产生的原始示范动作发送给示范动作数据处理和转发模块；S2:处理原始示范动作数据:示范动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节结构的动作数据，并发送给动作驱动模块；S3:驱动被控对象动作:动作驱动模块根据接收到的示范动作数据，控制被控对象执行对应的动作，实现对被控对象的实时控制。
[0009]进一步地，在步骤上S1中，动作示范装置通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、 游戏手柄操控、vr手套操控产生原始示范动作数据。
[0010]进一步地，在步骤上S2中，示范动作数据被录制和保存下来，供以后反复使用。
[0011]本发明具有如下有益效果:1、通过动作示范装置采集得到的示范动作数据实时驱动可动玩具执行动作，使得示范者能实时观察玩具的动作效果，大大提高玩具动作设计、编排的反馈速度。
[0012]2、可根据玩具的关节结构与示范动作的关节结构的差异自动转换示范动作数据， 使之能自适应地应用于各种不同关节结构的玩具。
[0013]3、可同时驱动多个(不同关节结构的)玩具。
[0014]4、示范动作数据可录制，可反复应用于多种不同关节结构的玩具。
[0015]5、可自由选择合适的动作示范装置和方式，比如动作捕捉系统、电脑骨骼动画实时编辑系统、游戏手柄、vr手套等等，更加灵活。
[0016]6、使得非开发人员(包括玩具用户在内)无需学习专业的开发知识也能使用该系统对玩具的动作进行定制。【附图说明】
[0017]图1为本发明的实施例1结构框图；图中，1为动作示范装置，2为示范动作数据处理和转发模块，3为驱动模块，D1为原始示范动作数据，D2为转换后生成的合适玩具本体关节结构的动作数据。【具体实施方式】
[0018]为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0019]实施例1:如图1所示，本实施例的基于动作示范的动作实时驱动系统，包括:独立于智能玩具的动作示范装置1，示范动作数据处理和转发模块2,以及，包含动作驱动模块3的被控对象。
[0020]动作示范装置1、示范动作数据处理和转发2模块以及动作驱动模块3之间通讯连接。
[0021]动作示范装置1通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、游戏手柄操控或者vr手套操控等方式产生原始示范动作数据D1，并将产生的原始示范动作数据D1发送给示范动作数据处理和转发模块2;当然，原始示范动作数据的产生方式不限于上述所列，原则上只要能产生示范动作的现有技术均可使用。
[0022]示范动作数据处理和转发模块2接收动作示范装置1产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节机构的动作数据D2,并发送给动作驱动模块3,同时，示范动作数据处理和转发模块2具有录制功能，可将示范动作数据保存下来，供以后反复使用;动作驱动模块3根据接收到的示范动作数据控制被控对象执行对应的动作，实现对被控对象的实时控制。
[0023]本实施例以一个智能玩具为例进行说明，该智能玩具的内部装有wifi通讯芯片、 微控制电路板和伺服电机，微控制电路板及伺服电机分别作为驱动模块3的控制部件和动作执行部件，共同实现智能玩具动作。它的可动部分包括两只翅膀和一个头，其中翅膀和身体的连接关节的运动自由度为1，即上下扇动，头和身体的连接关节的运动自由度也为1，即左右旋转。[〇〇24]动作示范装置1、示范动作数据处理和转发模块2以及动作驱动模块3之间通过 WIFI无线通讯。
[0025]本实施例的动作示范装置1通过动作捕捉的方式产生原始示范动作数据，以一台桌面电脑及完成相应算法的软件作为示范动作数据处理与转发模块2。使用时，动作示范装置1只采集人的头部和胳膊的运动数据，其中头的运动自由度为3:水平旋转、左右摆动、前后俯仰;胳膊的运动自由度也为3,即:上下摆动、沿水平面前后摆动、沿垂直面前后摆动;示范动作数据处理和转发模块2的处理方法如下:只保留头部和胳膊各自其中1个自由度的示范动作数据，滤除其它两个自由度的示范动作数据，然后实时发送给动作驱动模块3;动作驱动模块3根据示范动作数据处理和转发模块2发送过来的1个自由度的运动数据进行实时计算，得到控制翅膀和头部的伺服电机的参数，并通过微控制电路板的对应输出端口输出电信号控制伺服电机转动，电机的转动驱动了玩具的翅膀和头部实时再现出示范动作。
[0026]当然，本发明还可用于智能机器人的控制。[〇〇27] 实施例2本发明的另一方面，提供一种基于动作示范的动作实时驱动方法，包括如下步骤:S1:生产原始示范动作数据:独立于被控对象的动作示范装置通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、游戏手柄操控、vr手套操控等方式产生原始示范动作数据，并将产生的原始示范动作发送给示范动作数据处理和转发模块；S2:处理原始示范动作数据:示范动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节结构的动作数据，并发送给动作驱动模块;示范动作数据同时被录制和保存下来，供以后反复使用；S3:驱动被控对象动作:动作驱动模块根据接收到的示范动作数据，控制被控对象执行对应的动作，实现对被控对象的实时控制。
[0028]显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种基于动作示范的动作实时驱动系统，包括:独立于被控对象的动作示范装置，示 范动作数据处理和转发模块，以及，包含动作驱动模块的被控对象，其特征在于:动作示范 装置、示范动作数据处理和转发模块以及动作驱动模块之间通讯连接;动作示范装置产生 原始示范动作数据，并将产生的原始示范动作发送给示范动作数据处理和转发模块;示范 动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的示范动作数据，根据示范动作数据对应 的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动作数据转换成适合于被控对象关节机构 的动作数据，并发送给动作驱动模块;动作驱动模块根据接收到的示范动作数据控制被控 对象执行对应的动作，实现对被控对象的实时控制。2.根据权利要求1所述的基于动作示范的动作实时驱动系统，其特征在于:所述动作示 范装置通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、游戏手柄操控、vr手套操控产生原始示范动 作数据。3.根据权利要求1所述的基于动作示范的动作实时驱动系统，其特征在于:所述示范动 作数据处理和转发模块具有录制功能，可将示范动作数据保存下来。4.根据权利要求1所述的基于动作示范的动作实时驱动系统，其特征在于:所述动作示 范装置、示范动作数据处理和转发模块以及动作驱动模块之间通过标准的或者定制的无线 或者有线的通讯方式进行通讯。5.—种基于动作示范的动作实时驱动方法，包括如下步骤:S1:生产原始示范动作数据:独立于被控对象的动作示范装置产生原始示范动作数据， 并将产生的原始示范动作发送给示范动作数据处理和转发模块；S2:处理原始示范动作数据:示范动作数据处理和转发模块接收动作示范装置产生的 示范动作数据，根据示范动作数据对应的关节结构与被控对象关节结构的差异，将示范动 作数据转换成适合于被控对象关节结构的动作数据，并发送给动作驱动模块；S3:驱动被控对象动作:动作驱动模块根据接收到的示范动作数据，控制被控对象执行 对应的动作，实现对被控对象的实时控制。6.根据权利要求5所述的基于动作示范的动作实时驱动方法，其特征在于:在步骤上S1 中，动作示范装置通过动作捕捉、电脑骨骼动画实时编辑、游戏手柄操控、vr手套操控产生 原始示范动作数据。7.根据权利要求5所述的基于动作示范的动作实时驱动方法，其特征在于:在步骤上S2 中，示范动作数据被录制和保存下来，供以后反复使用。
【文档编号】A63H13/00GK105999719SQ201610352216
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】邓际锋, 王晓磊, 雷涛
【申请人】杭州如雷科技有限公司