[發明專利]基于視覺的家庭機器人

有效

• 申請號: 201911103265.3
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110716554B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陸劍峰;劉漢剛
• 申請（專利權）人: 華育昌（肇慶）智能科技研究有限公司;利事豐（肇慶）自動化技術有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于視覺的家庭機器人，其特征在于，包括：

前端顯示模塊，其對機器人的運行軌跡進行實時顯示，并通過觸摸面板可對機器人進行人工控制；

還包括后臺模塊，其包括距離檢測模塊，根據實時獲取的圖像以及距離感應信息對機器人所處位置及與障礙物之間的距離進行實時檢測，并傳輸至處理器中；還包括線路建立模塊，其根據家庭實際空間設立機器人的路線，并存儲；還包括行走模塊，其控制機器人行走；轉向模塊，其控制機器人轉向；線路存儲模塊，其內存儲有所述線路建立模塊設定的機器人行走線路，機器人根據該預設的行走路線行走及轉向；還包括校準模塊，其根據機器人實時行走情況，調整所述線路建立模塊設定的路線；

所述線路建立模塊內設置線路函數F(Di，t，A，Z，S)，其中，D表示機器人實時出發位置，通過D1表示第一出發地的第一條線路，D2表示第二出發地的第二條線路，依次類推；t表示對應的線路的行走時間，A表示對應線路的從出發位置到終點位置的距離函數；Z表示線路的成功率，突發出現障礙物的概率，S表示該線路通信服務器組通信效率，其值小于1；

所述距離檢測模塊采用視覺傳感器對當前位置以及障礙物形狀進行采集，其在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析；所述視覺傳感器通過使機器人旋轉360°獲取周圍圖像信息，機器人在特定位置獲取第一障礙物、第二障礙物、第三障礙物以及墻體的圖像信息，通過將上述至少四組圖像信息與預存的各個角度的障礙物信息進行比對計算，獲取機器人實時位置信息；在確定機器人的初始位置信息后，線路建立模塊通過初始位置與終點位置之間的線路，確定線路函數F(Di，t，A，Z，S)，選擇最優的行走線路。

2.根據權利要求1所述的基于視覺的家庭機器人，其特征在于，所述機器人將家庭空間劃分為第一空間、第二空間、第三空間，三個空間順次連續，設定坐標原點，以其中某個空間的中心或者邊角作為坐標原點，首先標定障礙物的位置及形狀尺寸，在第一空間內標定第一障礙物的位置Q1，標定第一障礙物的邊緣尺寸函數f1，則在確定的某位置作為不能通行的線路；根據各個障礙物確定的不能通行的路線，確定相應的可選擇路線，設定連續的區域內的各個路線。

3.根據權利要求1所述的基于視覺的家庭機器人，其特征在于，對應線路從出發位置到終點位置的距離函數A在設定時，A(L，v，W，J)，L表示直線行走的距離，v表示直線行走的速度，W表示轉向的次數，J表示轉向的角度，設定第一障礙物為圓形，實現一次轉向完成線路設定；設定第二障礙物為矩形，其轉向次數為1-2次，在其中一個角轉向時，設定轉向次數為1次，在其中兩個角需要轉向時，設定轉向次數為2次；對于多邊形邊數為N，則轉向次數最多為N/2次。

4.根據權利要求1所述的基于視覺的家庭機器人，其特征在于，所述處理器設定圖像對比信息與機器人位置信息的對比函數G(Q，E)，其中，Q對應機器人的位置信息，E對應機器人的圖像灰度值E，通過將不同灰度值與相應的位置Q對應，實時獲取的圖像圖譜灰度值信息為E，預設距離Q0對應的圖像圖譜灰度值信息為E0，將實際灰度值E與預設灰度值E0進行比較，獲得實際距離Qi：

Qi＝(QxE/E0) (1)

其中，設定對應的灰度值與距離值按照預設的正相關關系進行確定，基于該算法得出對應的一組相對位置信息；按照上述進行計算，獲取機器人相對于第一障礙物、第二障礙物、第三障礙物以及墻體的相對位置信息Q1、Q2、Q3、Q4，通過計算獲取機器人的實時位置信息Q。

5.根據權利要求4所述的基于視覺的家庭機器人，其特征在于，所述處理器在獲取實時位置信息時，獲取每個相對位置信息的x軸方向參量QiX＝Qix cosa_i,a_i表示對應的每個相對位置Qi信息在坐標系中沿x軸方向的夾角，Qix sina_i表示對應的每個相對位置Qi信息在坐標系中沿x軸方向的投影長度；分別為a1、a2、a3、a4，因此，機器人的實時水平位置為QX＝(Q1x+Q2x+Q3x+Q4x)/4。