买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种基于虚拟手驱动的人-机映射与灵巧操作方法和系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121670692B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202610198266.4，技术领域涉及：B25J9/16；该发明授权一种基于虚拟手驱动的人-机映射与灵巧操作方法和系统是由江一鸣;孙鑫鑫;张辉;路然;颜志;王耀南设计研发完成，并于2026-02-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于虚拟手驱动的人-机映射与灵巧操作方法和系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于虚拟手驱动的人‑机映射与灵巧操作方法和系统，形成从手部感知到灵巧手控制的完整闭环。包括：用单目RGB相机采集图像，经归一化等处理后，通过多任务深度神经网络预测人手21个关节点三维坐标，再经动态滤波平滑数据；用粒子群优化算法拟合MANO手部模型形状参数；基于加权奇异值分解计算根关节旋转矩阵，结合手部拓扑结构等递归计算非指尖关节全局旋转矩阵；建立手部局部坐标系，设计角度映射函数转换关节角度为灵巧手控制量；通过双缓冲机制插值处理低帧率感知结果，融合电流数据实现混合控制。该方案提升了精度、鲁棒性、适应性与安全性，为高效可靠的人‑机交互提供技术支撑。

本发明授权一种基于虚拟手驱动的人-机映射与灵巧操作方法和系统在权利要求书中公布了：1.一种基于虚拟手驱动的人-机映射与灵巧操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： S100：对单目RGB相机采集的手部图像进行归一化与尺寸调整，将调整后的图像输入至多任务深度神经网络，同步预测人手21个关节点的三维坐标信息；采用动态滤波机制对关节时序数据进行平滑处理； S200：通过粒子群优化算法拟合MANO手部模型的形状参数，以归一化骨骼长度误差最小化为目标函数，结合正则化约束抑制参数发散；S200包括： S210：设粒子群迭代次数为，种群规模为，每个粒子代表10维手型参数向量，其取值范围为，每个粒子的初始位置为，初始速度为，并生成当前群体的位置矩阵与速度矩阵： ； S220：将目标手部预测关节坐标输入至MANO模型中获取参考目标骨骼长度，参考目标骨骼长度向量按照特定骨骼连接顺序排列，包括从手腕向各指节方向延伸的15条骨骼段；为了消除个体差异和量纲影响，将每个候选粒子对应的形状参数输入至MANO形状生成器中，生成该粒子的三维关节坐标； S230：设每条骨骼的父子节点编号为，表示父节点的骨骼坐标，表示子节点的骨骼坐标，则第个粒子的骨骼长度向量计算为： ； 以归一化骨骼结构向量为目标，因此从目标骨骼结构向量中选定某一基准骨骼段长度作为参考长度，在每轮优化中，从候选粒子生成的骨骼长度向量中提取其对应段长，用于归一化当前粒子的结构： ； 其中，表示归一化的当前骨骼向量，表示归一化的目标骨骼向量； 为了引导粒子收敛至与目标结构相符的手型，设计如下适应度函数： ； 其中，为骨骼结构匹配误差，为正则项用于抑制形状参数发散，为正则权重；通过向量化方式批量计算整个种群的适应度函数值，选取个体最优与全局最优位置用于下一步迭代； S240：采用标准的粒子群更新公式进行搜索迭代，每次迭代中，第个粒子的位置与速度根据以下公式更新： ； ； 其中，为惯性因子，为两个学习因子，为独立采样的随机向量，表示均匀分布，表示粒子在历次迭代中搜索到的最优解位置，是其个体历史最优记录；表示种群中所有个体当前最优值中的最小者，代表粒子群的全局最优解； 每轮迭代后更新粒子的个体最优位置与适应度，若全局最优解相较上一轮无显著提升，则提前终止搜索；最终获得的最优粒子位置即为优化后的人手形状参数，进一步将该参数生成的骨骼长度与目标结构进行误差对齐分析，用于量化拟合精度： 其中，表示最优粒子位置生成的骨骼长度与目标结构之间的二范数误差； S300：基于加权奇异值分解计算根关节旋转矩阵：构造模板关节与目标关节的加权向量集合，通过指定权重系数生成协方差矩阵并进行奇异值分解，获得初始旋转对齐矩阵； S400：利用手部拓扑结构与生物力学约束递归计算非指尖关节的全局旋转矩阵：将预测关节位置转换至父节点局部坐标系，通过模板骨骼与预测骨骼的向量旋转关系求解子节点相对旋转矩阵，结合罗德里格斯变换生成全局旋转矩阵； S500：建立以手腕为原点、中指与无名指向量和叉积确定坐标轴方向的手部局部坐标系，根据灵巧手自由度分布设计手指弯曲角度映射函数，将关节角度转换为灵巧手控制量；S500包括： S510：建立人手局部坐标系，选择手腕处的基点作为坐标原点，选择手腕基点分别与中指根部关节点3和无名指根部关节点4组成的向量和向量的归一化向量作为方向，选择手腕基点与中指基点3的向量对手腕基点与无名指基点4的向量做叉乘并归一化得到方向，然后根据右手螺旋定则得到手掌侧向移动方向为方向，具体为： ； 其中，表示由手腕基点指向中指基点3构成的向量，表示由手腕基点指向无名指基点4构成的向量； 然后将所有的人手数据都实时转化到人手局部坐标系中： ； 其中，表示转换后的局部坐标系中的位置表示，表示原始的全局坐标，表示手腕基点的全局坐标； S520：由于灵巧手总共有6个自由度，且除了拇指之外的四根手指都是只能弯曲而不能侧摆，也就是只能进行手指弯曲程度的控制，因此针对拇指外每根手指的弯曲自由度，设计计算公式如下： ； 其中，表示手指末端相对于对应手指基点的三维向量在平面上的投影，因为除了拇指之外的手指都是只能在垂直于x轴的平面内运动，表示投影方向；同时为了将其转化为灵巧手需要的输入数据格式，进行了控制量的转换，得到最终的灵巧手控制量： ； 对于大拇指的弯曲自由度，采用将大拇指末端相对于手指基点的三维向量投影在基点到大拇指指跟点6的向量与z轴组成的平面中得到投影向量，然后求投影向量与基点到大拇指指跟点6的向量之间的夹角得到大拇指的弯曲自由度： ； 其中，表示上述得到的投影向量，表示基点到大拇指指跟点6的向量；对于拇指的侧摆自由度，采用将大拇指末端相对于手指基点的三维向量投影在xy平面得到投影向量，然后计算投影向量与参考向量之间的夹角得到拇指的侧摆自由度： ； 同样的，将这些控制量转换为灵巧手的输入数据格式： ； ； S600：通过双缓冲机制对低帧率感知结果进行线性插值，转换为预设控制频率输入，融合灵巧手末端电流数据，当电流超过阈值时锁定当前位置，否则按映射结果控制，实现力度与位置混合控制。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人湖南大学，其通讯地址为：410082 湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

以上内容由龙图腾AI智能生成。