·64. 智能系统学报 第4卷 32肢体行为 丰富的身体姿态为机器人增加了活力，同时增 强了可交互性.尤其是当观察者与所交互的机器人 有一定距离时，肢体姿态和动作是一个非常有效的 表现机器人内在情感的手段 在机器人的肢体运动上，采用了基于三次B样 (a)愤怒 条曲线运动规划方法.假定机器人具有n个自由度 (b)厌恶 即机器人关节空间为n维空间，机器人路径由该n 维空间中的m个离散路径点Q,=,,) j=42,…m所组成，其中0、、…可表示机器 人在Q,点时n个关节的关节值.为保证机器人高速 运动时平稳无冲击，需对规划出的离散路径点进行 插值和逼近.对离散路径点插值的曲线类型有多种 (c)恐惧 (d)高兴 选择.三次样条曲线要求曲线通过各个路径点，但实 际上并不能自然地表示出路径点对曲线形状的控制 情况.而且，单个路径点的扰动将影响整个曲线，使 得必须重新对整条路径进行相平面建模.Bezier曲 线虽然不要求曲线通过所有路径点，但曲线阶次由 路径点的数量决定，单个路径点的扰动也会影响整 (e)悲伤 ()惊奇 个曲线.B样条曲线不要求曲线通过各控制点，曲线 的阶次也与控制点数无关，允许对路径进行局部扰 图56种基本表情 动.故采用三次B样条曲线生成路径，确保运动过程 Fig 5 Six basic facial expressions 中机器人各关节位置、速度和加速度的连续性，其关 节运动轨迹如图6所示。 120 。型值点 50 110 一直线连接型值点 ·差值曲线 100 。型值点 一直线连接型值点 4 ·差值曲线 70 40 50 38 00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0 00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0 t/s t/s (a)左肘关节轨迹曲线 (b)左肩关节轨迹曲线 140 80。 130 。型值点 70 。型值点 一直线连接型值点 直线连接型值点 科 120 差值曲线 50 差值曲线 110 40 30 0 10 8000.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0 00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0 18 tls (c)右肘关节轨迹曲线 (d右肩关节轨迹曲线 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved hup://www.cnki.net图 5 6种基本表情 Fig. 5 Six basic facial exp ressions 3. 2 肢体行为 丰富的身体姿态为机器人增加了活力 ,同时增 强了可交互性. 尤其是当观察者与所交互的机器人 有一定距离时 ,肢体姿态和动作是一个非常有效的 表现机器人内在情感的手段. 在机器人的肢体运动上 ,采用了基于三次 B 样 条曲线运动规划方法. 假定机器人具有 n个自由度 , 即机器人关节空间为 n维空间 , 机器人路径由该 n 维空间中的 m 个离散路径点 Q j = (θ1 j ,θ2 j , …,θn j ) T , j = l, 2, …, m 所组成 ,其中θ1 j、θ2 j、…、θn j 可表示机器 人在 Q j点时 n个关节的关节值. 为保证机器人高速 运动时平稳无冲击 ,需对规划出的离散路径点进行 插值和逼近. 对离散路径点插值的曲线类型有多种 选择. 三次样条曲线要求曲线通过各个路径点 ,但实 际上并不能自然地表示出路径点对曲线形状的控制 情况. 而且 ,单个路径点的扰动将影响整个曲线 ,使 得必须重新对整条路径进行相平面建模. Bezier曲 线虽然不要求曲线通过所有路径点 ,但曲线阶次由 路径点的数量决定 ,单个路径点的扰动也会影响整 个曲线. B 样条曲线不要求曲线通过各控制点 ,曲线 的阶次也与控制点数无关 ,允许对路径进行局部扰 动. 故采用三次 B样条曲线生成路径 ,确保运动过程 中机器人各关节位置、速度和加速度的连续性 ,其关 节运动轨迹如图 6所示. ·64· 智 能 系 统 学 报 第 4卷 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net