[發明專利]一種護理機器人系統中視覺定位方法

在審

• 申請號: 201610984339.9
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN108061553A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 常琳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大天才智能科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種護理機器人系統中視覺定位方法,所述方法包括以下步驟：第一步，介紹了研究護理機器人視覺定位的背景和意義；第二步，算法驗證；第三步，結合具體的室內定位環境的地圖表示，對于有關的機器人系統進行建模。本發明的護理機器人系統中視覺定位方法，提高機器人視覺定位的實時性和可靠性，較好實現了基于路標的特征提取與機器人跟蹤定位這兩個模塊的并行處理，降低視覺定位的時間復雜度。

技術領域

本發明涉及一種護理機器人系統中視覺定位方法，屬于視覺機器人技術領域。

背景技術

隨著全球人口的老齡化問題的發展，預計在半個世紀以內，老齡化人口占全球人口比重會翻一倍；與此同時，由于自然災害、交通事故等原因，而產生的殘障人士也在逐年地增加，這些人存在著喪失一種或多種基本生理能力的可能性，例如視力、聽力、語言表達能力以及行走能力等；對于一些老年人和殘障病人而言，除了配合基本的藥物和針劑治療以外，采用物理方式的護理也必不可少；正確而且適當的護理可以大大增強患者肌體的活性，同時減少并發癥的產生；對于這些特殊人群的日常生活護理問題，有可能變成影響經濟發展和社會進步的一個瓶頸；而對于這些老年人和殘疾人言，如果可以幫助他們提高運動的自主性，通過提供具有優越性能的代步工具幫助他們參與健康人群的日常生活之中，可以讓他們更好地融入社會；所以說配置必要的護理設備和器具尤為重要；輪椅作為一種常用的輔助運動工具，廣大老弱病殘人士會經常使用到；智能輪椅又被稱為輪椅式護理機器人，它是智能護理系列產品中的一個重要研究領域；隨著人工智能和機器人技術的發展，輪椅式護理機器人的研發也必將成為一種趨勢；由于逐漸增加地對于老弱病殘者的服務和護理需求，如若加大對與其需求密切相關的護理機器人系列產品的研發力度，將會有利于廣大老年人和殘障者形成未來生活的新概念和新方法；也可以為解決由于人口老齡化進程所導致的社會保障等問題提供技術支持。機器人智能技術的快速發展，催生了一批以護理機器人為代表的智能化服務機器人系統；而機器人的定位問題在移動機器人智能化研究中有著十分重要的意義，是實現自主導航、在特定環境下完成復雜智能任務的關鍵。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種護理機器人系統中視覺定位方法，提高機器人視覺定位的實時性和可靠性，較好實現了基于路標的特征提取與機器人跟蹤定位這兩個模塊的并行處理，降低視覺定位的時間復雜度。

本發明的護理機器人系統中視覺定位方法，所述方法包括以下步驟：

第一步，介紹了研究護理機器人視覺定位的背景和意義，

a.分析了現有的研究現狀，總結視覺定位的研究特點；

b.設計實現相關的視覺定位體系結構，為保證機器人能進行可靠、有效地定位，研究其中需要解決的關鍵技術問題；

第二步，算法驗證，

a.鑒于定位方法中對于視覺信息提取的實時性、高效性以及通用性要求，在對比分析了幾種比較典型的圖像分割以及特征提取算法的基礎上，采用幾何不變矩的方式，提取出相應的視覺路標特征信息；

b.將上述算法在硬件平臺中進行了實驗，分析系統產生的誤差，結果表明能較準確檢測并提取路標特征信息，滿足設計要求；

第三步，結合具體的室內定位環境的地圖表示，對于有關的機器人系統進行建模，

a.在分析解決SLAM問題的相關方法的基礎上，提出一種改進的EKF-SLAM方法框架；

b.在仿真環境以及具體的護理機器人定位系統中進行實驗，驗證了該定位方法的有效性和可行性。

進一步地，所述第三步中提出的改進的EKF-SLAM方法框架其核心為采用有限差分線性化的方法進行濾波定位估計。