[發明專利]一種機器人的目標跟隨方法及裝置

有效

• 申請號: 201810471298.2
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108673501B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 歐勇盛;張亞輝;江國來;尹磊;徐穎蕾;吳新宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 李慶波

1.一種機器人的目標跟隨方法，其特征在于，所述方法包括：

利用深度傳感器獲取機器人周邊的深度圖像；

利用分割算法對所述深度圖像中的跟隨目標進行提取，得到所述跟隨目標的骨架信息，利用所述骨架信息對所述深度圖像進行目標檢測，利用跟隨目標的所述骨架信息、坐標信息和深度信息獲取所述跟隨目標的狀態信息，所述狀態信息包括三維坐標信息、姿態信息；

利用所述跟隨目標的狀態信息生成控制指令，控制所述機器人運動以對所述跟隨目標進行跟隨；

所述利用跟隨目標的狀態信息生成控制指令包括：

利用所述跟隨目標的三維坐標信息、姿態信息，基于反步法設計出所述機器人的線速度為u＝-k₁ecosα,k₁0，角速度為

其中，e為所述機器人與所述跟隨目標之間的距離，α為所述機器人線速度與e之間的夾角，θ為e與直角坐標系x軸的夾角，k₁,k₂,k₃為三個可變參數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用反步法設計出所述機器人的線速度之后包括：

利用五點三次法對所述機器人的線速度進行平滑處理，平滑處理后的線速度為：

其中，v_i為某一時刻的線速度，v_i-1,v_i-2為所述時刻的前兩個時刻的線速度，v_i+1,v_i+2所述時刻的后兩個時刻的線速度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述骨架信息對所述深度圖像進行目標檢測，利用跟隨目標的所述骨架信息、坐標信息和深度信息獲取所述跟隨目標的狀態信息之后包括：

利用障礙物的坐標信息和深度信息，基于人工勢場法對所述機器人的跟隨路徑進行規劃。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用障礙物的坐標信息和深度信息，基于人工勢場法對所述機器人的跟隨路徑進行規劃包括：

利用人工勢場的引力函數和斥力函數計算出所述機器人在所述人工勢場中受到的虛擬力F，并按照所述虛擬力F的大小和方向調整所述機器人的走向，所述虛擬力F為：

其中，

F_att＝-gradU_att(X)＝-k(X-X_g)

其中，ρ為所述機器人到所述障礙物的最短距離，η為斥力位置增益系數，ρ₀為所述障礙物影響距離的常數，(X-X_g)為所述機器人與所述跟隨目標之間的相對距離，k為引力位置增益系數，n為大于零的實數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述機器人在所述控制指令下進行位姿調整之后包括：

所述機器人獲取所述跟隨目標的位置信息，判斷所述跟隨目標的位置是否發生變化；

若所述跟隨目標的位置未發生變化，則所述機器人繼續執行所述控制指令進行運動；

若所述跟隨目標的位置發生變化，則所述機器人獲取所述跟隨目標及其周邊環境的深度圖像，以獲取所述跟隨目標的狀態信息。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述骨架信息對所述深度圖像進行目標檢測包括：

將獲取的面部圖像信息和/或骨架信息與預先存儲的特定跟隨目標的面部圖像信息和/或骨架信息進行匹配，以對所述特定跟隨目標進行鎖定；或，

按照預設規則選取面部圖像信息和/或骨架信息中的任一目標作為跟隨目標。

7.一種機器人的目標跟隨裝置，其特征在于，所述裝置包括：深度傳感器、處理器和通信電路，所述處理器耦接所述深度傳感器和通信電路，所述處理器在工作時執行指令，配合所述深度傳感器和通信電路實現權利要求1至6任一項所述的目標跟隨方法。

8.一種具有存儲功能的裝置，其特征在于，所述裝置存儲有程序，所述程序被執行時實現權利要求1至6任一項所述的目標跟隨方法。