[發(fā)明專利]一種為第三方提供空間定位信息的自跟隨機(jī)器人裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710149250.5
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106933096B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周言明;黃昌正;陳曦
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州幻境科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05D1/12
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吝秀梅;李彥孚

本發(fā)明公開了一種為第三方提供空間定位信息的自跟隨機(jī)器人裝置，包括視覺單元、云臺、控制裝置和行走輪，視覺單元安裝在云臺上，云臺安裝在控制裝置的上部，4個(gè)行走輪安裝在控制裝置的兩側(cè)，控制裝置包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主板、運(yùn)動(dòng)距離測量機(jī)構(gòu)、通信單元、第三方系統(tǒng)和定制光學(xué)標(biāo)記，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)距離測量機(jī)構(gòu)和通信單元分別連接主板，第三方系統(tǒng)連接通信單元，定制光學(xué)標(biāo)記連接第三方系統(tǒng)，本發(fā)明使用了紅外激光發(fā)射器、紅外濾光片、紅外被動(dòng)反光標(biāo)記組合的方式，可以有效排除環(huán)境的干擾；提高了實(shí)時(shí)性，降低了定位過程中的攝像頭使用量和計(jì)算量，降低定位技術(shù)難度，可在VR移動(dòng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)定位產(chǎn)品量產(chǎn)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種為第三方提供空間定位信息的自跟隨機(jī)器人裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人相關(guān)技術(shù)不斷在生產(chǎn)生活領(lǐng)域的應(yīng)用，人們對機(jī)器人的交互功能需求越來越高，機(jī)器人跟隨技術(shù)是人機(jī)交互領(lǐng)域的重要組成部分，機(jī)器人跟隨技術(shù)在機(jī)器人家用、商用以及軍用多個(gè)領(lǐng)域都有重要的作用。現(xiàn)有的發(fā)明專利CN105955251A涉及一種機(jī)器人的視覺跟隨控制方法及機(jī)器人，傳感器檢測單元檢測周圍環(huán)境獲取環(huán)境的深度數(shù)據(jù)圖，并將獲取的深度數(shù)據(jù)圖傳送給數(shù)據(jù)處理控制單元；數(shù)據(jù)處理控制單元接收到深度數(shù)據(jù)圖后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取真實(shí)世界坐標(biāo)系，對環(huán)境中的人和障礙物進(jìn)行識別，并對跟隨目標(biāo)進(jìn)行骨架和動(dòng)作識別和跟蹤，獲取執(zhí)行命令；運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元根據(jù)獲取的跟隨目標(biāo)信息控制機(jī)器人對跟隨目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，根據(jù)獲取的執(zhí)行命令對機(jī)器人進(jìn)行控制，執(zhí)行所述命令。該發(fā)明可以快速識別跟隨目標(biāo)，完成對多人環(huán)境中跟隨目標(biāo)的有效辨識，在跟隨過程中根據(jù)跟隨目標(biāo)的位置變化迅速做出反應(yīng)，適應(yīng)絕大多數(shù)的商用應(yīng)用場景。但是使用在虛擬現(xiàn)實(shí)的空間定位，要求精度高、延時(shí)低、穩(wěn)定性高。往往只能通過在室內(nèi)固定的位置架設(shè)攝像頭或激光發(fā)射器等，而且定位范圍有限、成本高。

本發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決上述不足，提供一種為第三方提供空間定位信息的自跟隨機(jī)器人裝置及方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種為第三方提供空間定位信息的自跟隨機(jī)器人裝置，包括視覺單元、云臺、控制裝置和行走輪，視覺單元安裝在云臺上，云臺安裝在控制裝置的上部，4個(gè)行走輪安裝在控制裝置的兩側(cè)，控制裝置包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主板、運(yùn)動(dòng)距離測量機(jī)構(gòu)、通信單元、第三方系統(tǒng)和定制光學(xué)標(biāo)記，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)距離測量機(jī)構(gòu)和通信單元分別連接主板，第三方系統(tǒng)連接通信單元，定制光學(xué)標(biāo)記連接第三方系統(tǒng)。

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在預(yù)設(shè)的軌道上運(yùn)行，所述軌道為滑軌、光學(xué)標(biāo)記軌道、或者通過SLAM記錄的無形路徑。

云臺能在前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的過程中，保證視覺模塊的穩(wěn)定，從而保證體驗(yàn)者的虛擬視角的穩(wěn)定和平滑。

第三方系統(tǒng)為移動(dòng)VR頭戴式顯示器、背負(fù)式主機(jī)和主機(jī)端頭戴式顯示器、需要被定位的游戲道具中的一種。

視覺單元采集與體驗(yàn)者的相對位置信息，結(jié)合運(yùn)動(dòng)距離測量進(jìn)行計(jì)算，將體驗(yàn)者相對于場地的絕對空間位置信息通過通信模塊發(fā)送給體驗(yàn)者。

一種為第三方提供空間定位信息的方法，具體方法如下：

步驟201：基于雙目紅外視覺模塊的單光點(diǎn)標(biāo)識定位計(jì)算

在標(biāo)定好的雙目視覺系統(tǒng)的相機(jī)鏡片上貼上紅外濾光片，過濾除標(biāo)識點(diǎn)外的光點(diǎn)信息。通過雙目視覺系統(tǒng)拍攝的差異圖片，對匹配的光點(diǎn)標(biāo)識進(jìn)行三維空間的定位。其計(jì)算如下：

設(shè)兩個(gè)鏡頭中心點(diǎn)的中點(diǎn)作為雙目系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)，中心點(diǎn)距離為b；光軸方向?yàn)閦軸正方向，左相機(jī)鏡頭中點(diǎn)到右相機(jī)鏡頭中點(diǎn)的方向?yàn)閤軸正方向；相機(jī)設(shè)待測的光點(diǎn)標(biāo)識三維坐標(biāo)為(x,y,z)，設(shè)左右攝像機(jī)拍攝到的點(diǎn)在成像平面的坐標(biāo)分別為(x_l,y_l)、(x_r,y_r)，兩個(gè)攝像機(jī)的焦距為f。根據(jù)相似三角形的性質(zhì)可以知道：