[發(fā)明專利]一種基于多傳感器融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110413910.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN102895092A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷春濤;李寶順;黃怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冷春濤;李寶順;黃怡
• 主分類號(hào): A61H3/00
• 分類號(hào): A61H3/00;A61G5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多傳感器融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：ARM信息處理模塊、工控機(jī)模塊、下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊；其中，ARM信息處理模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，建立三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息，并將該信息發(fā)送至工控機(jī)模塊；工控機(jī)模塊接收用戶的指令，利用其自身的GPS生成導(dǎo)航地圖，將接收的三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息與導(dǎo)航地圖相結(jié)合生成運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息，發(fā)送至下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊；下位機(jī)控制模塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息驅(qū)動(dòng)控制助行機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)信息至工控機(jī)模塊。

2.如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述的ARM信息處理模塊還包括：ARM處理器系統(tǒng)、全維攝像頭、局部攝像頭、激光傳感器和傾角傳感器；全維攝像頭實(shí)時(shí)采集全局圖像信息送至ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)根據(jù)全局圖像對(duì)跟蹤目標(biāo)進(jìn)行粗定位；局部攝像頭將其采集的局部圖像實(shí)時(shí)送至ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)根據(jù)局部圖像對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精定位，激光傳感器和傾角傳感器均將其采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳給ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)將激光傳感器數(shù)據(jù)和傾角傳感器數(shù)據(jù)結(jié)合生成三維數(shù)據(jù)，ARM處理器系統(tǒng)通過多傳感器信息融合，進(jìn)行三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息，并將這些信息送至工控機(jī)模塊。

3.如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述的工控機(jī)模塊還包括：工控機(jī)、脈搏傳感器、血壓傳感器、體溫傳感器、GPS、觸摸屏、受話器和GPRS，工控機(jī)實(shí)時(shí)讀取脈搏傳感器、血壓傳感器、體溫傳感器，生成健康信息，工控機(jī)根據(jù)受話器或觸摸屏接收到的命令，讀取GPS生成導(dǎo)航地圖，讀取ARM信息處理模塊送過來的三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息，根據(jù)其接收到的命令，利用導(dǎo)航地圖和三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息生成運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息，并將生成的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息送至下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊；工控機(jī)模塊產(chǎn)生的助行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)及用戶的健康信息，或送至觸摸屏實(shí)時(shí)顯示，或送至音箱輸出，或利用GPRS通過internet傳到服務(wù)器計(jì)算機(jī)。

4.如權(quán)利要求1所述的基于多傳感器融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述的下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊還包括：運(yùn)動(dòng)控制卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、姿態(tài)保持機(jī)構(gòu)，上位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊中的運(yùn)動(dòng)控制卡接受工控機(jī)送來的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息，對(duì)運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行插補(bǔ)，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)，運(yùn)動(dòng)控制卡將其產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)送至各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由各電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別對(duì)各伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)可產(chǎn)生升降運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)可使助行機(jī)器人行走，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)姿態(tài)保持機(jī)構(gòu)，可使助行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中姿態(tài)保持平穩(wěn)。

5.一種基于多傳感器信息融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別方法，用于如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)中，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1.ARM信息處理模塊采集數(shù)據(jù)，對(duì)該采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以建立三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息，并將該信息送至工控機(jī)模塊；

S2.工控機(jī)模塊讀取ARM信息處理器模塊傳送的信息，利用其自身的GPS生成導(dǎo)航地圖，根據(jù)接收到的命令產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息，并將該運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息送至下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模塊；

S3.下位機(jī)控制模塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃信息驅(qū)動(dòng)控制助行機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)反饋運(yùn)動(dòng)信息至工控機(jī)模塊。

6.如權(quán)利要求5所述的基于多傳感器信息融合的助行機(jī)器人三維環(huán)境識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述ARM信息處理模塊還包括：ARM處理器系統(tǒng)、全維攝像頭、局部攝像頭、激光傳感器和傾角傳感器；其中，全維攝像頭實(shí)時(shí)采集全局圖像信息送至ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)根據(jù)全局圖像對(duì)跟蹤目標(biāo)進(jìn)行粗定位；局部攝像頭將其采集的局部圖像實(shí)時(shí)送至ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)根據(jù)局部圖像對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精定位，激光傳感器和傾角傳感器均將其采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳給ARM處理器系統(tǒng)，ARM處理器系統(tǒng)將激光傳感器數(shù)據(jù)和傾角傳感器數(shù)據(jù)結(jié)合生成三維數(shù)據(jù)，ARM處理器系統(tǒng)通過多傳感器信息融合，進(jìn)行三維場(chǎng)景重建及目標(biāo)跟蹤信息，并將這些信息送至工控機(jī)模塊。