一种人像动作的控制方法及其系统与流程

本发明涉及人像控制技术领域，更具体地说，它涉及一种人像动作的控制。

背景技术：

在人像领域中，用户常常会在大厅内放置一个平面或者立体的人像作为迎宾人员，用于欢迎宾客，人像的躯干与肢体内会放置有舵机、伺服电机等驱动装置驱动肢体执行动作，如敬礼、招收等手势。

现有技术中，人像的肢体大多使用多个舵机进行驱动，肢体的关节使用舵机时，人像肢体在不动的初始状态时，会让舵机处于未动作的状态，以节省电能，而人像在动作后的动作保持状态时，会锁定舵机的工作状态以保持静止，此时舵机能耗很大。

但是，在人像自初始状态开设动作时，多个舵机同时上电会发生颤动，然后再执行动作，在人像自动作状态变为初始状态时，多个舵机同时失电也会发生颤动，最后静止；舵机颤动会引发肢体的抖动，降低了用户的体验。

技术实现要素：

针对现有的技术问题，本发明目的一在于提供一种人像动作的控制，其具有肢体动作时不会发生抖动的优点。本发明目的二在于提供一种人像动作的控制，其具有肢体动作时不会发生抖动的优点

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种人像动作的控制方法，人像肢体的关节连接有至少一个的舵机与角度传感器，包括如下步骤：

步骤s1：舵机由静止的初始状态进入运动的动作状态，角度传感器获取肢体在舵机上电时的第一颤动角度；舵机由动作状态进入静止的保持状态，角度传感器获取肢体在舵机停止时的第二颤动角度；舵机由保持状态进入动作状态，角度传感器获取肢体在舵机上电时的第三颤动角度；舵机由动作状态进入初始状态，角度传感器获取肢体在舵机失电时的第四颤动角度；

步骤s2：分别根据第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度等比例计算出与多个所述舵机一一对应的多个补偿信号，所述舵机距离肢体与躯干连接处越远，等比例计算的比例算子越大且呈等差数列；

步骤s3：控制舵机时，将补偿信号加进舵机的控制信号中。

通过采用上述技术方案，先测试出肢体各个状态变化时的舵机颤动程度，即颤动角度，然后根据颤动角度，以及各个舵机所在的位置生成补偿信号，补偿信号加入控制信号后对舵机的执行进行补偿，以补偿舵机的颤动，其中，第一颤动角度与第二颤动角度均有肢体重力参与对舵机产生阻碍，第三颤动角度与第四颤动角度均有肢体重力参与对舵机产生助力，而且离肢体越近的舵机，受重力影响越大，等差数列分布的比例算子很好地补偿了重力对舵机的影响，分别对各个状态进行补偿从而实现了对重力作用变化的补偿，补偿后颤动不明显，效果好。

本发明进一步设置为，第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度均由多个所述角度传感器的读数加权平均计算得出，所述角度传感器距离肢体与躯干连接处越远，其权重越小。

通过采用上述技术方案，距离肢体与躯干连接处越远的舵机受重力影响越小，其权重越小，该舵机所在肢体产生的角度偏移量越大，即颤动越大，权重小了可以补偿由于肢体材料的弹性而产生的即时恢复的颤动量，避免由于肢体材料的弹性变化而累积不需要的颤动量。

本发明进一步设置为，多个所述补偿信号内按照设定加权值加权融入其对应的颤动角度。

通过采用上述技术方案，将颤动角度融入补偿信号，在测量后的输出结果中融入上一次的输出，实现了使用实际输出对理论补偿的补充，让输出更接近于实际情况，而设定的加权值则有限制颤动角度过多影响补偿信号的作用。

本发明进一步设置为，改变肢体末端的重力，循环步骤s1-步骤s3，得出多组所述补偿信号，拟合出重力与多组所述补偿信号之间的线性关系；

获取肢体末端增量重力，根据增量重力使用线性关系修订当前组所述补偿信号。

通过采用上述技术方案，在肢体末端套上护照或者标牌后，肢体末端的重力就会发生改变，颤动角度也会发生改变，而拟合出的线性关系则代表了人像上肢体的阻尼振动关系，利用增量重力使用线性关系可快速得出补偿信号，实现颤动的快速抑制，接着再进行测量与进一步的补偿，使补偿效果前置，提高用户体验。

本发明进一步设置为，保持肢体末端的重力不变，多次循环步骤s1-步骤s3。

通过采用上述技术方案，多次循环，让补偿信号趋于稳定，降低角度传感器与舵机本身的偶然误差对补偿信号的影响。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种人像动作的控制系统，人像肢体的关节连接有至少一个的舵机与角度传感器舵机与角度传感器一一对应，包括如下模块：

测试颤动模块，与多个舵机以及多个角度传感器电连接，用于测试多个动作状态下的颤动角度，舵机由静止的初始状态进入运动的动作状态，角度传感器获取肢体在舵机上电时的第一颤动角度；舵机由动作状态进入静止的保持状态，角度传感器获取肢体在舵机停止时的第二颤动角度；舵机由保持状态进入动作状态，角度传感器获取肢体在舵机上电时的第三颤动角度；舵机由动作状态进入初始状态，角度传感器获取肢体在舵机失电时的第四颤动角度；

等比补偿模块，与所述测试颤动模块数据连接，用于分别根据第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度等比例计算出与多个所述舵机一一对应的多个补偿信号，所述舵机距离肢体与躯干连接处越远，等比例计算的比例算子越大且呈等差数列；

执行模块，与所述等比补偿模块数据连接，与多个舵机电连接，用于控制舵机时，将补偿信号加进舵机的控制信号中。

通过采用上述技术方案，依次执行测试颤动模块、等比补偿模块与执行模块，先测试出肢体各个状态变化时的舵机颤动程度，根据颤动角度以及各个舵机所在的位置生成补偿信号，补偿信号加入控制信号后对舵机的执行进行补偿，以补偿舵机的颤动，分别对各个状态进行补偿从而实现了对重力作用变化的补偿，补偿后颤动不明显，效果好。

本发明进一步设置为，所述测试颤动模块中包括：

局部加权单元，用于加权平均计算多个所述角度传感器的读数分别形成第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度，所述角度传感器距离肢体与躯干连接处越远，其权重越小。

通过采用上述技术方案，局部加权单元可以补偿由于肢体材料的弹性而产生的即时恢复的颤动量，避免由于肢体材料的弹性变化而累积不需要的颤动量。

本发明进一步设置为，所述等比补偿模块中包括：

加权融入单元，用于在多个所述补偿信号内按照设定加权值加权融入其对应的颤动角度。

通过采用上述技术方案，加权融入单元实现了使用实际输出对理论补偿的补充，让输出更接近于实际情况，而设定的加权值则有限制颤动角度过多影响补偿信号的作用。

本发明进一步设置为，系统还包括：

自适应模块，用于改变肢体末端的重力，循环执行测试颤动模块、等比补偿模块与执行模块，得出多组所述补偿信号，拟合出重力与多组所述补偿信号之间的线性关系；获取肢体末端增量重力，根据增量重力使用线性关系修订当前组所述补偿信号。

通过采用上述技术方案，在肢体末端套上护照或者标牌后，肢体末端的重力就会发生改变，颤动角度也会发生改变，自适应模块利用增量重力使用线性关系可快速得出补偿信号，实现颤动的快速抑制，接着再进行测量与进一步的补偿，使补偿效果前置，提高用户体验。

本发明进一步设置为，所述自适应模块中还包括，保持肢体末端的重力不变，多次循环执行测试颤动模块、等比补偿模块与执行模块。

通过采用上述技术方案，多次循环，让补偿信号趋于稳定，降低角度传感器与舵机本身的偶然误差对补偿信号的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：先测试出肢体各个状态变化时的舵机颤动程度，根据颤动角度以及各个舵机所在的位置生成补偿信号，补偿信号加入控制信号后对舵机的执行进行补偿，等差数列分布的比例算子很好地补偿了重力对舵机的影响，在肢体末端套上护照或者标牌后，肢体末端的重力就会发生改变，颤动角度也会发生改变，使用实际输出对理论补偿的补充，让输出更接近于实际情况，同时还能限制颤动角度过多影响补偿信号；自适应的部分利用增量重力使用线性关系可快速得出补偿信号，实现颤动的快速抑制，再进行测量与进一步的补偿，使补偿效果前置，对各个状态进行补偿从而实现了对重力作用变化的补偿，补偿后颤动不明显，提高用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例一的方法流程示意图；

图2为本发明实施例一的人像结构示意图；

图3为本发明实施例二的框图。

附图标记：1、舵机；2、角度传感器；3、测试颤动模块；301、局部加权单元；4、等比补偿模块；401、加权融入单元；5、执行模块；6、自适应模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一

一种人像动作的控制方法，如图1与图2所示，人像肢体的关节连接有至少一个的舵机1与角度传感器2，舵机1接收外界设定好的pwm信号执行对应的动作，角度传感器2则输出舵机1转轴转过的角度。包括如下步骤：

步骤s1：舵机1由静止的初始状态进入运动的动作状态，角度传感器2获取肢体在舵机1上电时的第一颤动角度；舵机1由动作状态进入静止的保持状态，角度传感器2获取肢体在舵机1停止时的第二颤动角度；舵机1由保持状态进入动作状态，角度传感器2获取肢体在舵机1上电时的第三颤动角度；舵机1由动作状态进入初始状态，角度传感器2获取肢体在舵机1失电时的第四颤动角度。第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度均由多个角度传感器2的读数加权平均计算得出，角度传感器2距离肢体与躯干连接处越远，其权重越小。肢体为手臂，手臂上共有三个关节，胳膊关节有3个舵机1与3个角度传感器2，手肘关节有1个舵机1与1个角度传感器2，手腕关节有1个舵机1与1个角度传感器2，共有5个舵机1与5个角度传感器2。按照舵机1距离躯干的远近标记为a、b、c、d与e,a号舵机1最近，e号舵机1最远。角度传感器2测得的角度为ja、jb、jc、jd与je。颤动角度为w，w=ja*第一权值+jb*第二权值+jc*第三权值+jd*第四权值+je*第五权值。

步骤s2：分别根据第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度等比例计算出与多个舵机1一一对应的多个补偿信号，舵机1距离肢体与躯干连接处越远，等比例计算的比例算子越大且呈等差数列，多个补偿信号内按照设定加权值加权融入其对应的颤动角度。1个颤动角度会计算出5个补偿信号，5个补偿信号一一对应有5个舵机1，等比例算子为db1、db2、db3、db4与db5，a的补偿信号为db1*w，b的补偿信号为db2*w，c的补偿信号为db3*w，d的补偿信号为db4*w，e的补偿信号为db5*w，db1、db2、db3、db4与db5依次增大呈等差数列。

步骤s3：控制舵机1时，将补偿信号加进舵机1的控制信号中。将db1*w、db2*w、db3*w、db4*w以及db5*w分别一一对应地通过设定的加权值融入到原有给予各个舵机1的控制pwm信号中。例如pwm信号的控制部分占空比为10%，则a舵机1最终输出控制信号的控制部分占空比为10%*90%+db1*w*10%。例如pwm信号的控制部分占空比为n%，则a舵机1最终输出控制信号的控制部分占空比为10%*（100-n）%+db1*w*n%。

为了提高人像上舵机1系统对不同重力的自适应性。接着，改变肢体末端的重力，例如在肢体末端套上护照或者标牌，再循环步骤s1-步骤s3，得出多组对应不同重力的补偿信号，拟合出重力与多组补偿信号之间的线性关系。例如，重力为g，线性比例参数为l，线性常数为m，则db1’=db1*g’/g*l+m。获取肢体末端增量重力g’，根据增量重力g’使用线性关系修订当前组补偿信号db1’。保持肢体末端的重力不变，多次循环步骤s1-步骤s3，然后相同数据的平均值，平滑滤波后得到稳定的数值。

先测试出肢体各个状态变化时的舵机1颤动程度，即颤动角度，然后根据颤动角度，以及各个舵机1所在的位置生成补偿信号，补偿信号加入控制信号后对舵机1的执行进行补偿，以补偿舵机1的颤动，距离肢体与躯干连接处越远的舵机1受重力影响越小，其权重越小，该舵机1所在肢体产生的角度偏移量越大，即颤动越大，权重小了可以补偿由于肢体材料的弹性而产生的即时恢复的颤动量，避免累积不需要的颤动量。

其中，第一颤动角度与第二颤动角度均有肢体重力参与对舵机1产生阻碍，第三颤动角度与第四颤动角度均有肢体重力参与对舵机1产生助力，而且离肢体越近的舵机1，受重力影响越大，等差数列分布的比例算子很好地补偿了重力对舵机1的影响，分别对各个状态进行补偿从而实现了对重力作用变化的补偿。将颤动角度融入补偿信号，在测量后的输出结果中融入上一次的输出，实现了使用实际输出对理论补偿的补充，让输出更接近于实际情况，而设定的加权值则有限制颤动角度过多影响补偿信号的作用。

用户使用人像时可能会在肢体末端套上护照或者标牌，肢体末端的重力会随之发生改变，同理，颤动角度也会发生改变。此时，拟合出的线性关系则代表了人像上肢体的阻尼振动关系，利用增量重力使用线性关系可快速得出补偿信号，实现颤动的快速抑制，接着再进行测量与进一步的补偿，使补偿效果前置，提高用户体验。接着在同样的重力环境下多次循环，让补偿信号趋于稳定，降低角度传感器2与舵机1本身的偶然误差对补偿信号的影响。

实施例二

一种人像动作的控制系统，如图3所示，人像肢体的关节连接有至少一个的舵机1与角度传感器2舵机1与角度传感器2一一对应，包括如下模块：

测试颤动模块3，与多个舵机1以及多个角度传感器2电连接，用于测试多个动作状态下的颤动角度，舵机1由静止的初始状态进入运动的动作状态，角度传感器2获取肢体在舵机1上电时的第一颤动角度；舵机1由动作状态进入静止的保持状态，角度传感器2获取肢体在舵机1停止时的第二颤动角度；舵机1由保持状态进入动作状态，角度传感器2获取肢体在舵机1上电时的第三颤动角度；舵机1由动作状态进入初始状态，角度传感器2获取肢体在舵机1失电时的第四颤动角度。测试颤动模块3中包括有局部加权单元301，用于加权平均计算多个角度传感器2的读数分别形成第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度，角度传感器2距离肢体与躯干连接处越远，其权重越小。局部加权单元301可以补偿由于肢体材料的弹性而产生的即时恢复的颤动量，避免累积不需要的颤动量。

等比补偿模块4，与测试颤动模块3数据连接，用于分别根据第一颤动角度、第二颤动角度、第三颤动角度以及第四颤动角度等比例计算出与多个舵机1一一对应的多个补偿信号，舵机1距离肢体与躯干连接处越远，等比例计算的比例算子越大且呈等差数列。等比补偿模块4中包括有加权融入单元401，用于在多个补偿信号内按照设定加权值加权融入其对应的颤动角度。加权融入单元401实现了使用实际输出对理论补偿的补充，让输出更接近于实际情况，而设定的加权值则有限制颤动角度过多影响补偿信号的作用。

执行模块5，与等比补偿模块4数据连接，与多个舵机1电连接，用于控制舵机1时，将补偿信号加进舵机1的控制信号中。

自适应模块6，用于配合改变肢体末端的重力，循环执行测试颤动模块3、等比补偿模块4与执行模块5，得出多组补偿信号，拟合出重力与多组补偿信号之间的线性关系。获取肢体末端增量重力，根据增量重力使用线性关系修订当前组补偿信号。

依次执行测试颤动模块3、等比补偿模块4、执行模块5与自适应模块6，先测试出肢体各个状态变化时的舵机1颤动程度，根据颤动角度以及各个舵机1所在的位置生成补偿信号，补偿信号加入控制信号后对舵机1的执行进行补偿，以补偿舵机1的颤动，分别对各个状态进行补偿从而实现了对重力作用变化的补偿，补偿后颤动不明显，效果好。在肢体末端套上护照或者标牌后，肢体末端的重力就会发生改变，颤动角度也会发生改变，自适应模块6利用增量重力使用线性关系可快速得出补偿信号，实现颤动的快速抑制，接着再进行测量与进一步的补偿，使补偿效果前置，提高用户体验。并在同样的重力环境下，保持肢体末端的重力不变，多次循环执行测试颤动模块3、等比补偿模块4与执行模块5。多次循环，让补偿信号趋于稳定，降低角度传感器2与舵机1本身的偶然误差对补偿信号的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。