[發明專利]一種基于多傳感器融合的助行機器人三維環境識別系統

無效

• 申請號: 201110413910.9
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102895092A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 冷春濤;李寶順;黃怡
• 申請（專利權）人: 冷春濤;李寶順;黃怡
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A61G5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及信息工程技術領域，尤其涉及一種基于多傳感器融合的助行機器人三維環境識別系統及方法。

背景技術

助行機器人主要針對老年人或行動不便的殘疾人如盲人等的安全、自主行動，對提高老年人和殘疾人的生活質量，減輕家庭社會負擔具有極其重要的意義。實現助行機器人對三維復雜環境的識別則是助行機器人關鍵技術之一，其有效性、可靠性直接決定了助行機器人技術能否實際應用的成敗。

傳統的助行機器人技術一般是利用諸如GPS進行地圖導航，或利用圖像處理設備、超聲波等傳感器對盲道進行檢測，這種技術重視的是對助行機器人的行走路徑的識別、導航，而忽略了對助行機器人所處環境的識別。

助行機器人的使用者不僅僅是希望借助助行機器人從一個地方到達另一個地方，還希望助行機器人幫助他們對其所處的環境進行識別、對其感興趣的人或物進行跟蹤。而對于弱視者來說，他們從一個地方到另一個地方，GPS建立的導航數據僅可以為他們提供一個粗的路徑信息，至于路況、障礙物等信息還需要通過圖像或超聲波傳感器來完成。但是，當他們到達目的地時或在其活動場所進行活動時，助行機器人不僅需要產生活動路徑，還要對其所處的環境進行識別和跟蹤，例如弱視者或老年人也希望像正常人一樣和家人一起在獨立的散步或逛商場而不是由家人推著他們散步或逛商場，要實現這一功能，就需要實現對助行機器人三維環境的識別和目標的跟蹤，但是由于GPS不能提供三維信息，再加上其精度的影響，僅靠GPS不能滿足此要求，通過圖像傳感器盡管能提供周圍環境的信息，但是提供的二維信息，也不能滿足三維環境識別和目標跟蹤的要求，所以傳統的技術通過采用GPS定位和地圖創建實現導航功能，通過采用圖像處理技術和超聲波技術僅能實現在小環境下的路徑規劃和避障功能。這些技術沒有涉及到為使用者提供目標選擇、目標識別、目標跟蹤，不能為使用者提供好的、人性化的用戶體驗，這種不足有待必改進和提高。

現有技術中公開了“一種智能導盲車”(中國發明專利申請號200610088153.1)，該車通過超聲波測障探頭，實現盲道的探測，然而該系統僅能用于有盲道的地方，實現盲道的探測和導引，而沒有GPS全局地圖導航，更沒有基于三維環境的識別和目標跟蹤。

現有技術中還公開了“盲人就醫導盲系統”(中國發明專利申請號200610117532.9)，該系統采用紅外發射和接收裝置實現盲人就醫導盲，采用該系統盲人可有效找到就醫科室，但是該系統不能實現避障，也沒路徑規劃和三維環境的識別。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，為老年人或弱視者提供一種基于多傳感器融合的助行機器人三維環境識別系統及方法。

為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明公開了一種基于多傳感器融合的助行機器人三維環境識別系統，該系統包括：ARM信息處理模塊、工控機模塊、下位機運動控制模塊；其中，ARM信息處理模塊采集數據，并對數據進行處理以建立三維場景重建及目標跟蹤信息，并將該信息發送至工控機模塊；工控機模塊接收用戶的指令，利用其自身的GPS生成導航地圖，將接收的三維場景重建及目標跟蹤信息與導航地圖相結合生成運動路徑規劃信息，并發送至下位機運動控制模塊；下位機控制模塊根據運動路徑規劃信息驅動控制助行機器人產生相應動作，同時反饋運動信息至工控機模塊。

進一步，所述的ARM信息處理模塊還包括：ARM處理器系統、全維攝像頭、局部攝像頭、激光傳感器和傾角傳感器；全維攝像頭實時采集全局圖像信息送至ARM處理器系統，ARM處理器系統根據全局圖像對跟蹤目標進行粗定位；局部攝像頭將其采集的局部圖像實時送至ARM處理器系統，ARM處理器系統根據局部圖像對目標進行精定位，激光傳感器和傾角傳感器均將其采集到的數據實時傳給ARM處理器系統，ARM處理器系統將激光傳感器數據和傾角傳感器數據結合生成三維數據，ARM處理器系統通過多傳感器信息融合，進行三維場景重建及目標跟蹤信息，并將這些信息送至工控機模塊。