[發明專利]機器人目標標定和自身狀態監控功能的系統

在審

• 申請號: 201710211381.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106940208A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 楊桐;齊潔
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,柏子雵

技術領域

本發明涉及一種利用機器人進行基于多傳感器融合的目標物識別系統。

背景技術

隨著社會信息化技術的發展，具有自主導航能力的移動機器人在各個行業被廣泛應用。機器人在行走和探索的過程中，實現機器人在未知環境中的運動、根據人的要求尋找目標并避免造成機器人本體的損壞以及設備的損壞，它必須能夠識別出周圍環境中的物體。

目前已經有很多方法成功地應用于基于視覺的物體識別中，如激光測距、超聲波、毫米波雷達、多源融合以及基于計算機視覺的識別方法。基于超聲波的目標物識別方法大多用于機器人避障領域。經典的超聲波測距技術有著廣泛的應用性和獨特的優勢，但在實際的應用環境中，依靠單一的超聲波測距傳感器進行設計適應能力差，只能對障礙物的距離精確測定，障礙物的位置等其他信息大多只能通過模糊推斷得到，其實時性、準確性難以保證。此外，超聲波在測距精度、測量盲區和測量范圍等問題上存在很多局限性?；谝曈X的目標識別方法雖然可以實現較大范圍、精密的數據采集，但是，采樣信息的豐富同時也引入了更高的系統成本；并且，功能模塊的擴展需要借助更強大的微電子技術和電源技術才能實現，因此，機器人的功耗提高，連續工作時間變低，實時性下降。

此外，嵌入式機器人并沒有一套針對工作狀態的可視化操作界面，現有的機器人遠程監控系統往往依賴于機器人廠商所提供的監控平臺，不但不具有通用性，而且往往價格昂貴，使很多致力于機器人行業的小公司望而卻步。目前對于嵌入式機器人的工作狀態完全依賴于有經驗的機器人工程師對工作實際情況的分析，并沒有深入到系統層面，對于嵌入式機器人的CPU工作負載、詳細實時運行狀態更是一無所知，這對于長期、高效、安全地使用機器人是不利的。

為了克服傳統移動機器人在功能和功耗之間的矛盾，使機器人可以在更復雜、惡劣的環境中穩定工作，目前常見的方法是將機器人移動系統與傳感器、處理器系統分離，采用高容量電池或長電線利用電網供電，將微機與之組合，實現相應功能。這種方法適用于實驗室或野外廣闊的環境，可以進行精密的距離測量和復雜的圖像處理。但相應機器人的體積偏大、成本高昂、自動化與智能化程度低。

發明內容

本發明的目的是提供一套以機器人為基礎的、具有目標距離測量、圖像處理和自身狀態監控功能的系統，具有實時性強、交互感好、成本低、用途廣、精度高、功能擴展方便以及穩定性好等優點。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種機器人目標標定和自身狀態監控功能的系統，其特征在于，包括目標物的距離測量及圖像拍攝模塊、機器人狀態數據采集模塊、數據傳輸模塊、數據處理與顯示模塊，其中：

距離測量及圖像拍攝模塊，通過各種傳感器采集相應數據，并將采集到的數據儲存在機器人上；

機器人狀態數據采集模塊，用于實時監視機器人信息，機器人信息包括機器人各種參數與所述距離測量及圖像拍攝模塊中各個傳感器采集到的數據；

數據傳輸模塊，通過無線方式將通過距離測量及圖像拍攝模塊獲得的原始數據傳輸至電腦端；

數據處理與顯示模塊，接收電腦端獲得的數據后，將其處理為用戶想要的、直觀的目標物信息，并與由所述機器人狀態數據采集模塊監測的機器人信息一同在交互界面上顯示。

優選地，所述距離測量及圖像拍攝模塊包括超聲波傳感器、紅外傳感器、視覺傳感器，其中：

超聲波傳感器用于測量目標距離，紅外傳感器用于對近距離超聲波傳感器的盲區補充測量，超聲波傳感器及紅外傳感器均勻分布在機器人的側面，通過測量值的不同來預估目標個數、距離和大致方位；

視覺傳感器，用于拍攝正前方的環境信息，視覺傳感器位于機器人正面。

優選地，所述數據處理與顯示模塊顯示的信息包括機器人速度、加速度、目標物距離、電池使用情況、CPU負載程度，同時，還顯示通過圖像處理得到的目標物形狀方位、通過所述視覺傳感器標定得到的目標物大小、通過融合多種多個傳感器的數據得到目標具體信息及其附近環境信息。

優選地，所述機器人各種參數包括速度、位置、與目標物距離、電池使用情況、CPU負載程度。

優選地，所述數據傳輸模塊包括Wi-Fi通信模塊，通過Wi-Fi通信模塊建立網絡連接協議和數據傳輸。