[發明專利]一種機器人跟隨轉向方法及采用該方法的機器人系統

在審

• 申請號: 201911282942.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111002349A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 尚鵬;侯增濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B25J19/04
• 分類號: B25J19/04;B25J9/16
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明涉及機器人控制領域，具體涉及一種機器人跟隨轉向方法及采用該方法的機器人系統。其方法通過圖像三分法判定機器人需要面對的方向，即把一副圖像平分成左、中、右三部分，當需要跟隨的目標物出現在哪一部分，機器人就轉向該方向，直至目標物處于圖像中間部分，即機器人前方。避免了超聲定位時聲波被周圍物體反射，影響定位準確性。采用預先通過神經網絡，訓練生成.pb格式的人工智能模型再部署到機器人硬件中，以提高對目標物的判斷準確性且同時該機器人系統采用外接算力的方式提高了硬件的計算速度的判斷能力。

技術領域

本發明涉及機器人控制領域，具體涉及一種機器人跟隨轉向方法及采用該方法的機器人系統。

背景技術

目前，機器人跟隨轉向主要靠主動控制轉向或預設軌道轉向，很少有依靠機器人自身判斷跟隨對象的轉向情況來跟著轉向的成功案例。有文獻記載用超聲波發射器作為引導源控制機器人轉向的案例，它主要利用的是三角測距原理，機器人身上裝兩個相隔一定距離的超聲波接收器，使用者手持引導源，當其朝左運動時，左側接收器測出的距離會小于右側的，從而機器人判定使用者朝左轉了，自身也朝左轉，直到引導源位于兩個接收器中間為止。由于超聲波屬于聲波范疇，很容易被周圍物體反射，影響定位準確性，特別是在室內，基本沒法使用。

對于目標物的識別，現有技術在機器人上也做了很多的嘗試，但受限于機器人自動轉向的程序的復雜和嵌入式硬件的計算能力，識別速度很慢，具有明顯的滯后性，以典型的嵌入式硬件--樹莓派3為例，視覺判斷滯后5s以上，難以勝任實時跟隨的任務，現有技術存在不足。

發明內容

本發明了基于單個攝像頭對圖像的實時采集，從軟件和硬件兩個方面同時入手對實時圖像進行目標物識別判斷，解決在不降低識別準確性的前提下，提高機器人的視覺判斷和機器人跟隨速度的技術問題。

本發明提供一種機器人跟隨轉向方法，將攝像頭設置于所述機器人前部并持續采集前方的圖像；包括以下步驟：

s1、將攝像頭采集到的圖像在水平方向上均分為三個區域；

s2、識別所述圖像中是否存在的目標物；若存在，計算所述目標物的中心在所述圖像中的位置；

s3、當所述目標物的中心在所述圖像中的左側1/3位置區域時，機器人向左轉；當所述目標物的中心在所述圖像中的右側1/3位置區域時，機器人向右轉；當所述目標物的中心進入所述圖像的中間1/3位置區域時，機器人停止旋轉。

本發明還提供一種自動跟隨轉向的機器人系統，將攝像頭設置于所述機器人前部并持續采集前方的圖像；其特征在于，還包括與所述攝像頭電連接的嵌入式硬件系統、接受所述嵌入式硬件系統控制驅動機器人轉向的運動執行機構、通過外部接口接入所述嵌入式硬件系統的神經網絡計算棒；

所述嵌入式硬件系統將所述攝像頭采集到的圖像在水平方向上均分為三個區域；

所述嵌入式硬件系統通過所述神經網絡計算棒識別所述圖像中是否存在的目標物；若存在，計算所述目標物的中心在所述圖像中的位置；

所述嵌入式硬件系統驅動所述運動執行機構，當所述目標物的中心在所述圖像中的左側1/3位置區域時，機器人向左轉；當所述目標物的中心在所述圖像中的右側1/3位置區域時，機器人向右轉；當所述目標物的中心進入所述圖像的中間1/3位置區域時，機器人停止旋轉。

與現有技術比較本發明的有益效果在于：

本發明通過圖像三分法判定機器人需要面對的方向，即把一副圖像平分成左、中、右三部分，當需要跟隨的目標物出現在哪一部分，機器人就轉向該方向，直至目標物處于圖像中間部分，即機器人前方。避免了超聲定位時聲波被周圍物體反射，影響定位準確性。采用預先通過神經網絡，訓練生成.pb格式的人工智能模型再部署到機器人硬件中，以提高對目標物的判斷準確性且同時采用外接算力的方式提高了機器人系統的計算速度的判斷能力。