摘 要

随着劳动力成本持续上升以及老龄化人口增多,在这样的情况下，机器人协作人完成任务是解决当下所面临问题的办法之一。随着协作机器人的开发和相关领域研究的逐步深入，可以实现机器人与人进行人机交互控制,充分发挥机器人和人各自的优势，一同应对智能制造中的诸多问题。人机协作是机器人领域的一个重要课题, 通过人机协作结合协作机器人和人的各自优势, 很好地完成现场任务。

在OpenPose中，经过卷积网络提取特征，可以检测人体关键点，实现人体动作、各个关节点运动等人体动作识别。基于OpenPose的人体动过识别可以用于单人和多人动作识别，强鲁棒性是其优势之一。基于OpenPose的人机协作动作识别与协作控制系统设计与实现，包括图像采集、图像预处理、体态特征提取、确定关键点的坐标等。通过相机进行图像的获取，并结合OpenPose技术开发一个人-机器人动作识别与协作控制系统，实现通过识别 人的动作行为对工业机器人进行控制。

关键词：人机协作，OpenPose，卷积网络，关键点检测，人体动作识别

Abstract

With the continuous rise of labor costs and the increase of the aging population, under such circumstances, the robot cooperator completes the task is one of the ways to solve the problems facing the current. With the development of collaborative robots and the gradual deepening of research in related fields, human-machine interactive control between robots and humans can be realized, giving full play to the respective advantages of robots and humans, and coping with many problems in intelligent manufacturing. Human-machine collaboration becomes a significant topic in respect of robots.Combining the respective advantages of collaborative robots and humans through human-machine collaboration,Complete on-site tasks well.

In OpenPose, through convolutional network to extract features, key points of the human body can be detected, and human movements, movements of various joints and other human movements can be recognized. Human motion recognition based on OpenPose can be used for single and multi-person motion recognition. Strong robustness is one of its advantages. The design and implementation of human-machine cooperative action recognition and cooperative control system based on OpenPose, including image acquisition, image preprocessing, posture feature extraction, and determination of key point coordinates. Acquire images through the camera, and develop a human-robot motion recognition and cooperative control system in combination with OpenPose technology to realize the control of industrial robots by recognizing human motion behaviors.

Keywords: Human-computer collaboration, OpenPose, convolutional network, key point detection, human motion recognition

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 协作机器人国内外研究现状

1.2.2 人体动作识别与检测研究现状

1.3 本文主要内容

第2章 人体动作识别的相关理论

2.1 自顶向下人体动作识别

2.2 自底向上人体动作识别

2.3 人体动作识别模型

第3章 卷积网络

3.1 卷积层

3.2 池化层

3.3 全连接层

3.4 常用卷积神经网络框架VGG

第4章 基于Openpose实现动作识别原理

4.1 提取关键帧算法

4.2 OpenPose模块

4.3 置信图部分检测

4.4 部分亲和力字段

4.5 OpenPose算法流程

第5章 系统设计以及结果分析

5.1 系统总体设计

5.1.1 系统各部分分析

5.1.2 软件平台以及部分代码分析

5.2 实验结果及分析

第6章 总结与展望

参考文献

致 谢

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

中国是世界上人口最多的国家之一，充足的劳动力是我国各方面的复苏强大驱动力，中国经济也一跃成为了国际社会中经济增长速度最快的经济体，成为了国际社会中经济增长的稳定器。然后，随着经济的发展，我国医疗水平也相应的得到快速发展，与此同时，人们的生育观在不断的改变，由原来的多生变为现在的优生。低出生率和高平均寿命影响着我国的人口老龄化，人口老龄化已经成为了制约我国经济增长的一个重要因素，劳动力供给的变化对中国经济的增长产生了巨大的影响。另一方面，当今社会，劳动力成本不断上升，对于企业而言，降低劳动力成本有助于提高企业的盈利效力。为了保持竞争力，企业需要采用灵活的自动化和机器人技术、信息与通信技术，以在高度动荡的环境中保持效率，灵活性和生产质量，提高企业的产出和效率，这将对制造业和就业能力产生重大影响。机器人不再是工厂车间中的独立系统。在机器人技术的所有领域中，对协作和更多需求的需求，灵活的系统也在上升。仅当系统整体开发（包括感知，推理和物理操作）时，才能达到所需的协作和增加的灵活性。工业制造正在经历向柔性和智能制造转变的过程，人机协作将扮演更普遍的角色。因此，在人口老龄化的趋势下，提高机器人技术，将机器人与人协作，是解决当前中国面临的制约我国经济高速优质发展困境的良好办法，对于我国经济持续稳定增长具有重要而深远的意义^[1]。

机器人技术是判断国家在制造能力上是否足够的依据之一，先进的机器人技术为国家工业的发展注入活力。传统机器人，依据写入的程序，可以依据程序自动执行工作，完成设定任务，在医疗器械、机器制造等行业中得到很好的推广。从当前社会发展来看，机器人的应用领域逐步加大，从原来最初的工业制造和生产工艺，已经到物流、医疗等方方面面，在各个领域发挥重要作用，影响着各个行业的发展。