專利名稱：可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的動作教授方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及一種可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的動作教授方法，通過該可佩戴機(jī)器人，用戶可學(xué)習(xí)諸如手語的動作。
背景技術(shù)：
一般來說，機(jī)器人指的是這樣一種機(jī)械設(shè)備，該機(jī)械設(shè)備被設(shè)計成利用電效應(yīng)或磁效應(yīng)執(zhí)行與人的運動類似的運動。早期的機(jī)器人代替人來執(zhí)行危險任務(wù)、簡單重復(fù)任務(wù)或者要求高強(qiáng)度的任務(wù)，針對制造領(lǐng)域中的自動化系統(tǒng)或無人系統(tǒng)，早期的機(jī)器人用作工業(yè)機(jī)器人(例如，機(jī)械手或輸送機(jī)器人)。在最近的開發(fā)中，已經(jīng)進(jìn)行了對于人形機(jī)器人的研究和開發(fā)，該人形機(jī)器人與人工作和生活的空間共存，具有類似于人的外表，并為人提供各種服務(wù)。近來，已經(jīng)開發(fā)可佩戴機(jī)器人，該可佩戴機(jī)器人被佩戴在人體上并允許關(guān)節(jié)運動?？膳宕鳈C(jī)器人具有與用戶的身體一致的體格，并包括用于讀取各個關(guān)節(jié)的角度的編碼器、用于使各個關(guān)節(jié)運動的電機(jī)、以及用于測量用戶的力量的傳感器。因此，可佩戴機(jī)器人具有佩戴在大多數(shù)關(guān)節(jié)(例如，用戶的手臂、手、手指或腿)上的形狀。在測量用戶的運動作為數(shù)據(jù)之后，這樣的可佩戴機(jī)器人執(zhí)行力輔助功能以幫助人運動，例如，提供力以允許用戶容易地舉起重物或幫助行走訓(xùn)練。雖然傳統(tǒng)的可佩戴機(jī)器人可通過測量用戶的運動作為數(shù)據(jù)來執(zhí)行力輔助功能以幫助人運動，但是 傳統(tǒng)的可佩戴機(jī)器人不提供將人的運動(例如，手語)教授給用戶的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的運動教授方法，通過該可佩戴機(jī)器人，用戶可學(xué)習(xí)諸如手語的動作。本發(fā)明的其他方面將在下面的描述中進(jìn)行部分闡述，部分將從描述中顯而易見，或者可通過實施本發(fā)明而了解。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種可佩戴機(jī)器人包括:機(jī)器人手，佩戴在用戶的手上；機(jī)器人手臂，連接到機(jī)器人手，并佩戴在用戶的手臂上；多個關(guān)節(jié)，設(shè)置在機(jī)器人手和機(jī)器人手臂中，以允許用戶的運動；電機(jī)，用于驅(qū)動各個關(guān)節(jié)；編碼器，用于測量各個關(guān)節(jié)的角度；控制器，用于通過根據(jù)由編碼器測量的關(guān)節(jié)的角度檢測用戶運動來記錄手語動作軌跡，并且用于通過驅(qū)動電機(jī)跟隨記錄的手語動作軌跡來教授手語動作。所述機(jī)器人還可包括:輸入單元，用于選擇可佩戴機(jī)器人的模式。可佩戴機(jī)器人的模式可包括用于記錄手語動作軌跡的記錄模式以及用于教授手語動作軌跡的教授模式。在記錄模式下，可獲取通過佩戴可佩戴機(jī)器人的手語專家執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡作為數(shù)據(jù)，并記錄所述數(shù)據(jù)。在教授模式下，佩戴可佩戴機(jī)器人的手語學(xué)習(xí)者可學(xué)習(xí)由可佩戴機(jī)器人跟隨記錄的手語動作軌跡而執(zhí)行的詞語的手語動作。所述機(jī)器人還可包括:存儲器，用于在記錄模式或教授模式期間存儲執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡。在記錄模式期間，控制器可控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式關(guān)閉，從編碼器接收信號，并且將通過手語專家執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡存儲在存儲器中。在教授模式期間，控制器可控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式開啟，控制電機(jī)使得電機(jī)被驅(qū)動而跟隨存儲在存儲器中的手語動作軌跡，從而手語學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)詞語的手語動作。所述機(jī)器人還可包括:數(shù)據(jù)庫，通過將存儲在存儲器中的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語匹配而將存儲在存儲器中的手語動作軌跡記錄在數(shù)據(jù)庫中。在記錄模式期間，控制器可將存儲在存儲器中的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語一起記錄在數(shù)據(jù)庫中。在教授模式期間，控制器可讀取記錄在數(shù)據(jù)庫中的手語動作軌跡和對應(yīng)詞語，并將手語動作軌跡和對應(yīng)詞語 存儲在存儲器中?？刂破骺砂?伺服控制器，用于根據(jù)通過輸入單元輸入的用戶命令來執(zhí)行手語動作軌跡；主控制器，用于從伺服控制器接收用戶命令并管理手語動作軌跡。 伺服控制器和主控制器可通過通信接口彼此傳遞數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用可佩戴機(jī)器人的動作教授方法，所述可佩戴機(jī)器人包括佩戴在用戶的手上的機(jī)器人手以及連接到機(jī)器人手并佩戴在用戶的手臂上的機(jī)器人手臂，所述方法包括:使用可佩戴機(jī)器人執(zhí)行記錄模式，以記錄手語動作軌跡；使用可佩戴機(jī)器人執(zhí)行教授模式，以教授記錄的手語動作軌跡。用戶可包括手語專家或手語學(xué)習(xí)者。所述機(jī)器人還可包括用于允許用戶運動的多個關(guān)節(jié)、用于驅(qū)動各個關(guān)節(jié)的電機(jī)以及用于測量各個關(guān)節(jié)的角度的編碼器，并且在記錄模式下，可控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式關(guān)閉，可通過基于由編碼器測量的各個關(guān)節(jié)的角度檢測用戶運動，來記錄執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡。在記錄模式下，可通過將詞語的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語匹配而記錄詞語的手語動作軌跡。在教授模式下，可控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式開啟，并且使得電機(jī)被驅(qū)動而跟隨記錄的手語動作軌跡，從而用戶學(xué)習(xí)詞語的手語動作軌跡。


通過下面結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面將會變得清楚且更加易于理解，在附圖中:圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用戶佩戴可佩戴機(jī)器人的視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人的外觀的視圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人的動作控制構(gòu)造的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用可佩戴機(jī)器人記錄手語動作的算法的流程圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用可佩戴機(jī)器人教授手語動作的算法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，其示例在附圖中示出，在附圖中，相同的標(biāo)號始終指示相同的元件。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用戶佩戴可佩戴機(jī)器人。在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人10允許用戶通過佩戴在手上的機(jī)器人來學(xué)習(xí)手語。機(jī)器人具有硬件裝置，該硬件裝置能夠?qū)幼魇┘拥接脩舻氖直刍蚴种?，以教授通過手的運動或姿勢以視覺方式傳達(dá)意思的手語。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人的外觀。在圖2中，根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人10是這樣一種設(shè)備，該設(shè)備具有手套形狀，該設(shè)備由機(jī)器人手100及連接到機(jī)器人手100的機(jī)器人手臂200構(gòu)成。將給出用戶將機(jī)器人佩戴在左手上的示例。機(jī)器人手100由手掌110及連接到手掌110的多個手指(具體地說，五個手指)120構(gòu)成，手掌110以至少一個自由度連接到機(jī)器人手臂200。手指120由第一手指121至第五手指125構(gòu)成，第一手指121至第五手指125設(shè)置在手掌110的側(cè)部，并·從手掌110的側(cè)部向外延伸，以朝著手掌110彎曲。第一手指至第五手指分別對應(yīng)于人體的拇指、食指、中指、無名指及小指。在手指120 ( S卩，手指121至125)中的第一手指121是人的拇指所插入的一個手指，設(shè)置在手掌110的側(cè)部，并沿著一個方向延伸以朝著手掌110彎曲。在手指120(即，手指121至125)中的第二手指至第五手指分別是人的食指、中指、無名指及小指所插入的手指，且第二手指至第五手指設(shè)置在手掌110的側(cè)部，并沿著與第一手指121的延伸方向不同的方向延伸，以朝著手掌110彎曲。另外，第一手指121包括連桿構(gòu)件121a和121b以及將連桿構(gòu)件121a和121b彼此連接的關(guān)節(jié)131a和131b，第二手指122包括連桿構(gòu)件122a、121b和122c以及將連桿構(gòu)
件122a、121b和122c彼此連接的關(guān)節(jié)132a、132b和132c......第五手指125包括連桿構(gòu)件
125a、125b和125c以及將連桿構(gòu)件125a、125b和125c彼此連接的關(guān)節(jié)。連桿構(gòu)件121a和121b至125a、125b和125c按照從手掌110開始的命名順序被稱為第一連桿構(gòu)件 121a、122a、123a、124a 和 125a、第二連桿構(gòu)件 121b、122b、123b、124b 和125b、以及第三連桿構(gòu)件122c、123c、124c和125c。關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……按照從手掌110開始的命名順序被稱
為第一關(guān)節(jié)131a，132a......、第二關(guān)節(jié)131b, 132b......、以及第三關(guān)節(jié)132c, 133c......。第一
關(guān)節(jié)131a, 132a......將手掌110連接到第一連桿構(gòu)件121a、122a、123a、124a和125a，第二
關(guān)節(jié)131b，132b......將第一連桿構(gòu)件121a、122a、123a、124a和125a連接到第二連桿構(gòu)件
121b、122b、123b、124b 和 125b,第三關(guān)節(jié) 132c, 133c......將第二連桿構(gòu)件 122b、123b、124b和125b連接到第三連桿構(gòu)件122c、123c、124c和125c。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人10包括連接到機(jī)器人手100的機(jī)器人手臂200。機(jī)器人手臂200被設(shè)置為使得機(jī)器人手臂200沿著與手指120(即，手指121至125)延伸的方向相反的方向延伸，并連接到機(jī)器人手100。機(jī)器人手臂200包括肩關(guān)節(jié)(未示出)、肘關(guān)節(jié)(未示出)及腕關(guān)節(jié)230，以使與人的肩部、人的肘部及人的腕部對應(yīng)的部分可旋轉(zhuǎn)。腕關(guān)節(jié)230可沿著X軸(翻滾軸)方向、y軸(俯仰軸)方向及z軸(偏轉(zhuǎn)軸)方向運動。因此，機(jī)器人手100與機(jī)器人手臂200的運動協(xié)同操作來執(zhí)行各種手語手勢，以通過手的運動或姿勢傳達(dá)意思。此外，在可佩戴機(jī)器人10的所有關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……、以及關(guān)節(jié)230中，設(shè)置編碼器360 (在圖3中示出)和電機(jī)350 (例如，在圖3中示出的傳動裝置(例如，致動器))，編碼器360用于測量各個關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……、以
及關(guān)節(jié)230的角度Θ，電機(jī)350用于使各個關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c......、以
及關(guān)節(jié)230運動。 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人的動作控制構(gòu)造。在圖3中，根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人10的動作控制系統(tǒng)包括:機(jī)器人裝置300，用于控制可佩戴機(jī)器人10的動作；計算機(jī)裝置400，用于通過與機(jī)器人裝置300的通信接口來管理可佩戴機(jī)器人10的動作數(shù)據(jù)。機(jī)器人裝置300包括輸入單元310、顯示單元320、存儲器330、伺服控制器340、電機(jī)350、編碼器360及通信接口單元370。輸入單元310根據(jù)用戶操作將命令輸入到伺服控制器340，所述命令用于改變可佩戴機(jī)器人10的模式或者執(zhí)行特定詞語的手語手勢。輸入單元310可由鍵、按鈕、開關(guān)、觸摸板等構(gòu)成，并可包括通過操作(例如，推動、觸摸、按壓及旋轉(zhuǎn))而產(chǎn)生特定輸入數(shù)據(jù)的所
有裝置?？膳宕鳈C(jī)器人10的模式包括用于記錄手語數(shù)據(jù)的記錄模式和用于教授手語數(shù)據(jù)的教授模式。記錄模式是這樣一種模式，該模式用于將與手語手勢對應(yīng)的動作軌跡(手語數(shù)據(jù))記錄在數(shù)據(jù)庫中。在記錄模式下，當(dāng)專業(yè)手語譯員(在下文中，稱為手語專家)通過佩戴的可佩戴機(jī)器人10執(zhí)行與特定詞語對應(yīng)的手語手勢時，獲取手語專家的手語動作軌跡作為數(shù)據(jù)，以與特定詞語一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。教授模式是這樣一種模式，該模式用于教授記錄在數(shù)據(jù)庫中的手語動作軌跡(手語數(shù)據(jù))。在教授模式下，當(dāng)手語學(xué)習(xí)者在佩戴可佩戴機(jī)器人10的同時選擇特定詞語時，可佩戴機(jī)器人10運動跟隨記錄在數(shù)據(jù)庫中的特定詞語的手語動作軌跡。因此，佩戴可佩戴機(jī)器人10的學(xué)習(xí)者可憑經(jīng)驗跟隨手語動作軌跡來學(xué)習(xí)手語手勢。作為設(shè)置在機(jī)器人裝置300中的顯示裝置的顯示單元320根據(jù)來自伺服控制器340的顯示控制信號而顯示可佩戴機(jī)器人10的當(dāng)前狀態(tài)屏幕或者各種類型的設(shè)置屏幕。顯示裝置可被實現(xiàn)為液晶顯示器(LCD)或等離子顯示面板(rop)等。在通過輸入單元310選擇的模式(記錄模式或教授模式)被執(zhí)行的同時，存儲器330存儲與手語手勢對應(yīng)的動作軌跡(手語數(shù)據(jù))，且存儲器330包括數(shù)據(jù)存儲單元(例如，ROM 或 EEPR0M)。此外，當(dāng)通過輸入單元310選擇的模式是記錄模式時，存儲器330在接收來自編碼器360的信號時存儲被執(zhí)行的對應(yīng)詞語的手語動作軌跡。此外，當(dāng)通過輸入單元310選擇的模式是教授模式時，存儲器330從計算機(jī)裝置400讀取記錄的與對應(yīng)詞語相關(guān)的手語動作軌跡，以進(jìn)行存儲。即，存儲器330存儲在執(zhí)行記錄模式或教授模式時當(dāng)前執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡。另外，存儲器330可存儲驅(qū)動信息，例如，用于控制可佩戴機(jī)器人10的操作的控制數(shù)據(jù)、在控制可佩戴機(jī)器人10的操作的過程中使用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、在可佩戴機(jī)器人10執(zhí)行特定動作時產(chǎn)生的操作數(shù)據(jù)、以及通過輸入單元310輸入以使得可佩戴機(jī)器人10執(zhí)行特定操作的設(shè)置數(shù)據(jù)。雖然在本發(fā)明的實施例中存儲器330設(shè)置在機(jī)器人裝置300中，但是本發(fā)明的實施例不限于此，顯然，存儲器330可設(shè)置在計算機(jī)裝置400中。伺服控制器340是這樣一種控制器，該控制器用于控制可佩戴機(jī)器人10的整個操作，例如，根據(jù)從輸入單元310輸入的用戶命令的可佩戴機(jī)器人10的模式切換以及與計算機(jī)裝置400的通信控制。伺服控制器340根據(jù)通過輸入單元310選擇的模式(記錄模式或教授模式)將手語動作軌跡存儲在存儲器330中或者讀取存儲在存儲器330中的手語動作軌跡。 此外，在從輸入單元310接收到用戶命令時，伺服控制器340根據(jù)接收的用戶命令讀取存儲在計算機(jī)裝置400中的數(shù)據(jù)，或者傳遞將被記錄在計算機(jī)裝置400中的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)通過輸入單元310選擇模式時，伺服控制器340根據(jù)選擇的模式(記錄模式或教授模式)改變電機(jī)350和編碼器360的控制模式。例如，如果通過輸入單元310選擇了記錄模式，則伺服控制器340從輸入單元310接收用戶命令，關(guān)閉電機(jī)350的控制模式，并且進(jìn)行控制以使得僅僅讀取來自編碼器360的信號。如果通過輸入單元310選擇教授模式，則伺服控制器340從輸入單元310接收用戶命令，開啟電機(jī)350的控制模式，并且進(jìn)行控制以使得編碼器360的信號被讀取。下面將給出更加詳細(xì)的描述。①當(dāng)通過輸入單元310選擇記錄模式時，伺服控制器340關(guān)閉電機(jī)350的控制模式，并且進(jìn)行控制以使得僅僅讀取編碼器360的信號。這是手語專家佩戴可佩戴機(jī)器人10的情況。這樣，由于電機(jī)350的控制模式關(guān)閉，所以伺服控制器340接收編碼器360的信號，以將對應(yīng)詞語的手語動作軌跡(手語數(shù)據(jù))存儲在存儲器330中，并且伺服控制器340在手語專家完成手語動作時將存儲在存儲器330中的與對應(yīng)詞語相關(guān)的手語動作軌跡記錄在計算機(jī)裝置400的數(shù)據(jù)庫中。②當(dāng)通過輸入單元310選擇教授模式時，伺服控制器340開啟電機(jī)350的控制模式，并且進(jìn)行控制以使得編碼器360的信號被讀取。這是手語學(xué)習(xí)者佩戴可佩戴機(jī)器人10的情況。這樣，由于電機(jī)350的控制模式開啟(當(dāng)電機(jī)受到控制時)，所以伺服控制器340從計算機(jī)裝置400的數(shù)據(jù)庫讀取對應(yīng)詞語的手語動作軌跡，以將對應(yīng)詞語的手語動作軌跡存儲在存儲器330中。因此，伺服控制器340驅(qū)動電機(jī)350以跟隨存儲在存儲器330中的手語動作軌跡，以使手語學(xué)習(xí)者可憑經(jīng)驗跟隨手語動作軌跡來學(xué)習(xí)手語手勢。電機(jī)350是致動器驅(qū)動的，使得設(shè)置在可佩戴機(jī)器人10中的關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……、以及關(guān)節(jié)230中的每個可根據(jù)伺服控制器340的電機(jī)控制信號而運動。當(dāng)通過輸入單元310選擇教授模式時，電機(jī)350被驅(qū)動，設(shè)置在可佩戴機(jī)器人10中的關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……、以及關(guān)節(jié)230中的每個運動跟隨正被教授的詞語的手語動作軌跡，以使學(xué)習(xí)者可通過佩戴的可佩戴機(jī)器人10學(xué)習(xí)詞語的手語動作。編碼器360測量分別設(shè)置在可佩戴機(jī)器人10中的各個關(guān)節(jié)131a和131b、
132a、132b和132c......、以及關(guān)節(jié)230的角度，以將各個關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和
132c……、以及關(guān)節(jié)230 的角度傳遞到伺服控制器340。當(dāng)通過輸入單元310選擇記錄模式時，測量編碼器360的信號(每個關(guān)節(jié)的角度)。此時，電機(jī)350的控制模式關(guān)閉。通過編碼器360執(zhí)行信號測量的操作以這樣的方式執(zhí)行，即，通過佩戴可佩戴機(jī)器人10的手語專家執(zhí)行的特定詞語的手語動作軌跡被讀取以進(jìn)行記錄。通信接口單元370設(shè)置在機(jī)器人裝置300中，以執(zhí)行與計算機(jī)裝置400的通信。通信接口單元370的類型可包括嵌入型和外置型。此外，通信接口單元370通過無線網(wǎng)絡(luò)(例如，ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)、WiFi通信網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò))無線地將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機(jī)裝置400/從計算機(jī)裝置400接收數(shù)據(jù)。另外，通信接口單元370可在伺服控制器340的控制下使得顯示單元320顯示消息，該消息指示機(jī)器人裝置的設(shè)置信息的狀態(tài)。構(gòu)成可佩戴機(jī)器人10的動作控制系統(tǒng)的計算機(jī)裝置400包括數(shù)據(jù)庫410、主控制器420及通信接口單元430。數(shù)據(jù)庫410通過將與手語手勢對應(yīng)的動作軌跡(手語數(shù)據(jù))與對應(yīng)詞語匹配來記錄與手語手勢對應(yīng)的動作軌跡(手語數(shù)據(jù))。為了將手語動作軌跡和對應(yīng)詞語一起記錄或者實現(xiàn)與對應(yīng)詞語一起記錄的手語動作軌跡，需要可佩戴機(jī)器人10運動到對應(yīng)詞語的初始手語位置。為此，對應(yīng)于各個詞語的初始手語位置中的每個記錄在數(shù)據(jù)庫410中。主控制器420是微型計算機(jī)，用于從伺服控制器340接收通過輸入單元310輸入的用戶命令并管理手語動作數(shù)據(jù)。主控制器420根據(jù)通過輸入單元310選擇的模式，將手語動作軌跡與對應(yīng)詞語一起記錄在數(shù)據(jù)庫410中，或者讀取記錄在數(shù)據(jù)庫410中的手語動作軌跡和對應(yīng)詞語。此外，在通過輸入單元310接收到用戶命令時，主控制器420根據(jù)接收的用戶命令控制伺服控制器340。通信接口單元430設(shè)置在計算機(jī)裝置400中，并執(zhí)行與計算機(jī)裝置300的通信。通信接口單元430的類型可包括嵌入型和外置型。此外，通信接口單元430通過無線網(wǎng)絡(luò)(例如，ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)、WiFi通信網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò))無線地將數(shù)據(jù)發(fā)送到機(jī)器人裝置300/從機(jī)器人裝置300接收數(shù)據(jù)。雖然在本發(fā)明的實施例中，機(jī)器人裝置300的伺服控制器340和計算機(jī)裝置400的主控制器420分開地設(shè)置，由此可通過機(jī)器人裝置300的伺服控制器340和計算機(jī)裝置400的主控制器420之間的通信傳遞數(shù)據(jù)，但是本發(fā)明的實施例不限于此。顯然，即使將機(jī)器人裝置300的伺服控制器340和計算機(jī)裝置400的主控制器420集成在一個微型計算機(jī)中，也可獲得與實施例的效果相同的效果。在下文中，將描述上述可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的動作教授方法的操作過程和效果。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用可佩戴機(jī)器人記錄手語動作的算法的流程圖。在圖4中，用戶(手語專家)佩戴可佩戴機(jī)器人10，并操作輸入單元310以選擇可佩戴機(jī)器人10的記錄模式(500)。此時，通過用戶(手語專家)選擇的記錄模式的驅(qū)動信息通過輸入單元310輸入到伺服控制器340。因此，伺服控制器340根據(jù)從輸入單元310輸入的驅(qū)動信息使得可佩戴機(jī)器人10進(jìn)入動作記錄模式(502)。當(dāng)可佩戴機(jī)器人進(jìn)入動作記錄模式時，伺服控制器340關(guān)閉電機(jī)350的控制模式，通過通信接口單元370和430將記錄模式的用戶命令傳遞到主控制器420，以使得僅僅讀取編碼器360的信號(504)。因此，伺服控制器340關(guān)閉電機(jī)350的控制模式，以允許用戶(手語專家)使用可佩戴機(jī)器人10執(zhí)行與特定詞語對應(yīng)的手語手勢。這樣，在電機(jī)350的控制模式關(guān)閉的狀態(tài)下，用戶(手語專家)使可佩戴機(jī)器人10運動到詞語的初始手語位置，以執(zhí)行與詞語對應(yīng)的手語手勢(506)。當(dāng)可佩戴機(jī)器人10已經(jīng)運動到詞語的初始位置時，伺服控制器340開始記錄操作,可通過記錄操作記錄手語動作(508)。當(dāng)開始記錄操作時，用戶(手語專家)執(zhí)行對應(yīng)詞語的手語動作，由于用戶(手語
專家)執(zhí)行手語動作而運動的關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c......、以及關(guān)節(jié)230中
的每個的角度在編碼器360處被測量，以被輸入到伺服控制器340(510)。因此，伺服控制器340將通過編碼器360測量的關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c……、以及關(guān)節(jié)230中的每個的角度存儲在存儲器330中(512)。通過這樣做，用戶(手語專家)執(zhí)行的手語動作軌跡被存儲在存儲器330中。當(dāng)用戶(手語專家)完成對應(yīng)詞語的手語動作時，伺服控制器340結(jié)束記錄操作(514)。當(dāng)記錄操作結(jié)束時，主控制器420通過通信接口單元370和430接收存儲在存儲器330中的對應(yīng)詞語的手語動作軌跡，以通過將對應(yīng)詞語的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語匹配而將對應(yīng)詞語的手語動作軌跡存儲在數(shù)據(jù)庫410中(516)。這樣，通過將與對應(yīng)詞語相關(guān)的手語 動作軌跡記錄在數(shù)據(jù)庫410中，來完成對于與對應(yīng)詞語對應(yīng)的手語動作軌跡的記錄。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用可佩戴機(jī)器人教授手語動作的算法的流程圖。在圖5中，用戶(手語學(xué)習(xí)者)佩戴可佩戴機(jī)器人10，并操作輸入單元310以選擇可佩戴機(jī)器人10的教授模式￠00)。此時，通過用戶(手語學(xué)習(xí)者)選擇的教授模式的驅(qū)動信息通過輸入單元310輸入到伺服控制器340。然后，伺服控制器340根據(jù)從輸入單元310輸入的驅(qū)動信息使得可佩戴機(jī)器人進(jìn)入動作教授模式(602)。當(dāng)可佩戴機(jī)器人10進(jìn)入動作教授模式時，伺服控制器340開啟電機(jī)350的控制模式，并且通過通信接口單元370和430將教授模式的用戶命令傳遞到主控制器420，以使得編碼器360的信號被讀取(604)。因此，伺服控制器340開啟電機(jī)350的控制模式，并允許用戶(手語學(xué)習(xí)者)使用可佩戴機(jī)器人10執(zhí)行與詞語對應(yīng)的手語手勢，以使用戶被教授該手勢。為此，主控制器420從數(shù)據(jù)庫410讀取將被教授的詞語的手語動作軌跡，以通過通信接口單元370和430將該軌跡存儲在機(jī)器人裝置300的存儲器330中(606)。這樣，在電機(jī)350的控制模式開啟的狀態(tài)下從數(shù)據(jù)庫410讀取將學(xué)習(xí)的詞語的手語動作軌跡的過程完成之后，可佩戴機(jī)器人10運動到將被教授的詞語的初始手語位置，以執(zhí)行與將學(xué)習(xí)的詞語對應(yīng)的手語手勢￠08)。當(dāng)可佩戴機(jī)器人10已經(jīng)運動到將學(xué)習(xí)的詞語的初始手語位置時，伺服控制器340從存儲器330讀取手語動作軌跡，并驅(qū)動電機(jī)350跟隨將被教授的詞語的手語動作軌跡(610)。當(dāng)通過驅(qū)動電機(jī)350使關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c......、以及關(guān)節(jié)230
中的每個運動時，用戶(手語學(xué)習(xí)者)可通過佩戴的可佩戴機(jī)器人10憑經(jīng)驗學(xué)習(xí)詞語的手語手勢。這樣，通過驅(qū)動 電機(jī)350跟隨記錄在數(shù)據(jù)庫410中的詞語的手語動作軌跡，以允許
關(guān)節(jié)131a和131b、132a、132b和132c......、以及關(guān)節(jié)230中的每個運動，而完成對于與對應(yīng)
詞語對應(yīng)的手語動作的教授(612)。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例(在該實施例中，可佩戴機(jī)器人10用于教授手語)，但是本發(fā)明的實施例不限于此。顯然，通過使用可佩戴機(jī)器人10教授體育運動(例如，棒球、拳擊、高爾夫球等)，可獲得與實施例的效果相同的效果。從上面的描述清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的實施例的可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的動作教授方法，提供用于通過佩戴可佩戴機(jī)器人的手語專家將手語數(shù)據(jù)記錄在系統(tǒng)中的模式以及用于將記錄在系統(tǒng)中的手語數(shù)據(jù)教授給佩戴可佩戴機(jī)器人的手語學(xué)習(xí)者的模式，以使希望學(xué)習(xí)手語的用戶可容易地學(xué)習(xí)手語。具體地說，以下情況是可行的:視力差且不能觀看用于教授手語的視頻的殘疾人可通過佩戴的可佩戴機(jī)器人非常直觀地學(xué)習(xí)手語。此外，與從用于教授手語的視頻學(xué)習(xí)手語或者從手語專家學(xué)習(xí)手語相比，視力正常的用戶也可更加容易地學(xué)習(xí)手語。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的一些實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識至IJ，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種由用戶佩戴的可佩戴機(jī)器人，包括: 機(jī)器人手； 機(jī)器人手臂，連接到機(jī)器人手； 多個關(guān)節(jié)，設(shè)置在機(jī)器人手和機(jī)器人手臂中； 電機(jī)，用于驅(qū)動各個關(guān)節(jié)； 編碼器，用于測量各個關(guān)節(jié)的角度； 控制器，用于通過根據(jù)由編碼器測量的關(guān)節(jié)的角度檢測由用戶佩戴的可佩戴機(jī)器人的用戶運動來記錄動作軌跡，并且用于通過驅(qū)動電機(jī)跟隨記錄的動作軌跡來教授動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，所述機(jī)器人還包括:輸入單元，用于選擇可佩戴機(jī)器人的模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人，其中，可佩戴機(jī)器人的模式包括用于記錄動作軌跡的記錄模式以及用于教授動作軌跡的教授模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其中，在記錄模式下，獲取通過佩戴可佩戴機(jī)器人的用戶執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡作為數(shù)據(jù)，并記錄所述數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，其中，在教授模式下，佩戴可佩戴機(jī)器人的用戶學(xué)習(xí)由可佩戴機(jī)器人跟隨記錄的手語動作軌跡而執(zhí)行的詞語的手語動作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4 或5所述的機(jī)器人，所述機(jī)器人還包括:存儲器，用于在記錄模式或教授模式期間存儲執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其中，在記錄模式期間，控制器控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式關(guān)閉，從編碼器接收信號，并且將通過用戶執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡存儲在存儲器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其中，在教授模式期間，控制器控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式開啟，控制電機(jī)使得電機(jī)被驅(qū)動而跟隨存儲在存儲器中的手語動作軌跡，以輔助用戶學(xué)習(xí)詞語的手語動作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，所述機(jī)器人還包括:數(shù)據(jù)庫，通過將存儲在存儲器中的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語匹配而將存儲在存儲器中的手語運動軌跡記錄在數(shù)據(jù)庫中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人，其中，在記錄模式期間，控制器將存儲在存儲器中的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語一起記錄在數(shù)據(jù)庫中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人，其中，在教授模式期間，控制器讀取記錄在數(shù)據(jù)庫中的手語動作軌跡和對應(yīng)詞語，并將手語動作軌跡和對應(yīng)詞語存儲在存儲器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其中，控制器包括:伺服控制器，用于根據(jù)通過輸入單元輸入的用戶命令來執(zhí)行動作軌跡；主控制器，用于從伺服控制器接收用戶命令并管理動作軌跡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器人，其中，伺服控制器和主控制器通過通信接口彼此傳遞數(shù)據(jù)。
14.一種使用由用戶佩戴的可佩戴機(jī)器人記錄和教授動作的方法，所述可佩戴機(jī)器人包括機(jī)器人手以及連接到機(jī)器人手的機(jī)器人手臂，所述方法包括: 使用可佩戴機(jī)器人執(zhí)行記錄模式，以記錄動作軌跡； 使用可佩戴機(jī)器人執(zhí)行教授模式，以教授記錄的動作軌跡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，用戶包括手語專家或手語學(xué)習(xí)者。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在記錄模式下，所述方法還包括:從通過佩戴可佩戴機(jī)器人的用戶執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡獲取數(shù)據(jù)；將所述數(shù)據(jù)記錄在存儲器中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在教授模式下，所述方法還包括:獲取與佩戴可佩戴機(jī)器人的手語學(xué)習(xí)者所期望學(xué)習(xí)的詞語的手語動作軌跡對應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中；將所述軌跡存儲在可佩戴機(jī)器人的存儲器中，手語學(xué)習(xí)者跟隨手語動作軌跡而學(xué)習(xí)詞語的手語動作。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述機(jī)器人還包括用于允許用戶運動的多個關(guān)節(jié)、用于驅(qū)動各個關(guān)節(jié)的電機(jī)以及用于測量各個關(guān)節(jié)的角度的編碼器， 在記錄模式下，所述方法還包括:控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式關(guān)閉；通過基于由編碼器測量的各個關(guān)節(jié)的角度檢測用戶運動，來記錄執(zhí)行的詞語的手語動作軌跡。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在記錄模式下，通過將詞語的手語動作軌跡與對應(yīng)詞語匹配而記錄詞語的手語運動軌跡。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在教授模式下，所述方法還包括:控制電機(jī)使得電機(jī)的控制模式開啟；使得電機(jī)被驅(qū)動而跟隨記錄的手語動作軌跡，以輔助用戶學(xué)習(xí)詞語的手語動作 軌跡。
全文摘要
在此公開一種可佩戴機(jī)器人及使用該可佩戴機(jī)器人的動作教授方法，通過該可佩戴機(jī)器人教授諸如手語的動作。提供用于通過佩戴可佩戴機(jī)器人的手語專家將手語數(shù)據(jù)記錄在系統(tǒng)中的模式以及用于將記錄在系統(tǒng)中的手語數(shù)據(jù)教授給佩戴可佩戴機(jī)器人的手語學(xué)習(xí)者的模式，以使希望學(xué)習(xí)手語的用戶可容易地學(xué)習(xí)手語。具體地說，以下情況是可行的視力差且不能觀看用于教授手語的視頻的殘疾人可通過佩戴的可佩戴機(jī)器人非常直觀地學(xué)習(xí)手語。此外，與從用于教授手語的視頻學(xué)習(xí)手語或者從手語專家學(xué)習(xí)手語相比，視力正常的用戶也可更加容易地學(xué)習(xí)手語。
文檔編號B25J9/00GK103240728SQ20131004570
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月6日
發(fā)明者文敬元, 權(quán)寧道, 盧慶植 申請人:三星電子株式會社