[發明專利]一種面向六足機器人的地形分類方法

在審

• 申請號: 201910254116.0
• 申請日: 2019-03-30
• 公開（公告）號: CN110008894A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 陳銳東;魏武;王棟梁;丁旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種面向六足機器人的地形分類方法，包括以下步驟：步驟一、利用六足機器人本體攜帶的攝像頭，獲取機器人所處環境的地形圖片，形成地形數據集；步驟二、基于視覺詞袋模型，對地形圖片特征向量化；步驟三、對識別模型離線訓練，實現對機器人所處地形圖片進行分類；步驟四、六足機器人利用離線部分訓練好的模型，對圖片進行在線實時分類，根據分類的結果，選擇合適的步態，實現六足機器人的運動。實現對機器人所處地形的高精度分類。基于地形分類的結果，六足機器人可自動選擇步態，提高了機器人的環境適應性。

技術領域

本發明涉及機器人環境感知領域，具體是涉及一種面向六足機器人的地形分類方法。

背景技術

多足步行機器人是模仿多足動物運動形式的特種機器人，是一種足式移動機構。作為典型的多足步行機器人，六足機器人具有豐富的運動形式、冗余的肢體結構，具備很好的靈活度和穩定性，能夠廣泛的適應崎嶇地形步行，特別適用于對自主性和可靠性要求比較高的任務，在森林采伐、礦山開采、水下建筑、核工業、軍事運輸及探測、星球探測等領域有著非常廣闊的應用前景。因此，對六足機器人相關技術的研究具有重要的理論價值和現實意義。

多足式機器人相比于其它類型的機器人的最大優勢體現在它對崎嶇復雜地面的適應性，而決定多足式機器人對復雜環境適應性的主要因素在于機器人步態規劃，多足機器人的步態規劃關系到機器人性能是否能夠充分發揮。步態是步行機器人的一種邁步方式，其通過腿的運動次序協調機體運動以最終實現機器人的運動。采用什么樣的機器人步態是步行機器人行走前需要做的第一步工作。傳統的六足機器人步行運動采取固定步態的方法，如三足步態、四足步態、波動步態等，研究者把幾種不同的步態根據參數的不同分別做成幾組步態數據，當有不同需求的時候調用。利用這種步態雖然能夠在平面上表現出良好的行走能力，但在不規則地形特別是未知環境中，機器人則沒有辦法實現穩定的行走，因此迫切需要一種能夠適應未知地形的步態規劃方法。

六足機器人與環境交互過程中，地形的幾何特征和非幾何特征信息(密度、粘度等特征)都會影響機器人的運動性能。根據地形的幾何特征可有效區分出障礙區域，避免碰撞造成機器人損壞。這些因幾何特征導致其不可通過的物體或地形被稱為幾何地形特征危險。此外，六足機器人還需面對不同種類的路面環境，松軟、泥濘、易沉陷的路面都有可能給機器人帶來危險。這些危險路面統稱為非幾何地形特征危險。如果機器人所處地形無法被準確識別，就可能導致錯誤的運動控制決策。因此，六足機器人若要在室外環境中實現自主移動，必須對所處環

境的地形特征具備準確的感知和分類能力。根據地形的識別結果，六足機器人才能做出合理的路徑規劃、不同的步態選擇和恰當的運動控制策略。

發明內容

為了實現六足機器人在未知地形的穩定行走，進一步提高六足機器人的環境適應能力，本發明提供了一種面向六足機器人的地形分類方法。

本發明采用如下技術方案實現。

一種面向六足機器人的地形分類方法，包括以下步驟：

步驟一、利用六足機器人本體攜帶的攝像頭，獲取機器人所處環境的地形圖片，并將地形圖片分類，形成地形數據集；

步驟二、基于視覺詞袋模型對地形圖片特征向量化；

步驟三、對識別模型進行離線訓練，實現對機器人所處地形圖片進行分類；

步驟四、六足機器人利用訓練好的模型，對圖片進行在線實時分類，根據分類的結果，選擇合適的步態，實現六足機器人的運動。

進一步的，將地形圖片分為水泥地、草地、沙地、泥地和礫石地五大類，圖片大小為255*255*3，每類圖片含有n張圖(n大于1)。

進一步的，所述步驟二具體包括以下步驟：