[發明專利]移動機器人跟隨方法和系統

在審

• 申請號: 202010416725.4
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN113741550A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 劉洋;張志彥;李洋帆;馬力超;韓曉英
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G05D1/02
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 牛洪瑜

1.一種移動機器人跟隨方法，其特征在于，包括：

根據人的特定手勢確定跟隨目標信息；

通過激光雷達、慣性導航單元、GPS采集數據，根據所述數據利用SLAM軟件構建地圖并實時計算移動機器人自身位姿；

通過雙目視覺模塊采集所述跟隨目標信息，根據所述跟隨目標信息實時計算目標位姿；

根據所述目標位姿和所述移動機器人自身位姿計算全局最優路線以自動規避靜態障礙，以及基于所述全局最優路線提供線速度和角速度指令。

2.根據權利要求1所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，根據人的特定手勢確定跟隨目標信息進一步包括：

在雙目視覺模塊的攝像頭視野內用雙手以所述特定手勢指向目標；

根據所述特定手勢指向的目標確定跟隨目標；以及

在確定所述跟隨目標后，所述移動機器人以LED閃爍、蜂鳴器鳴叫的方式給出反饋。

3.根據權利要求2所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，

根據所述反饋判斷所述跟隨目標的正確性；以及

當所述跟隨目標錯誤時，重復根據人的特定手勢確定跟隨目標信息。

4.根據權利要求1所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，通過激光雷達、慣性導航單元、GPS采集數據進一步包括：

通過所述慣性導航單元向所述SLAM軟件或定位軟件提供移動機器人加速度和角速度信息；

通過所述GPS在室外移動時向所述SLAM軟件或所述定位軟件提供所述移動機器人位置和速度信息；以及

通過所述激光雷達測量環境點云信息以為控制模塊、所述SLAM軟件或所述定位軟件提供環境障礙物信息。

5.根據權利要求1所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，通過雙目視覺模塊采集所述跟隨目標信息，根據所述跟隨目標信息實時計算目標位姿進一步包括：

計算所述跟隨目標的位置；

當在攝像頭視野中存在與所述跟隨目標同類別的多個物體時，去除干擾目標；以及

基于所述跟隨目標的當前位置和先前位置計算目標位姿。

6.根據權利要求5所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，計算所述跟隨目標的位置進一步包括：

通過雙目視覺模塊采集連續的跟隨目標信息；

通過目標檢測識別模塊計算所述跟隨目標在圖像坐標系中的位置；以及

根據所述跟隨目標在圖像坐標系中的位置計算所述跟隨目標在世界坐標系中的位置。

7.根據權利要求5所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，當在攝像頭視野中存在與所述跟隨目標同類別的多個物體時，去除干擾目標進一步包括：

當在攝像頭視野中存在與所述跟隨目標同類別的多個物體時，分別計算在所述世界坐標系中各個物體的當前時刻的位置和所述跟隨目標的先前時刻的位置之間的差值；以及

當所述差值大于預定閾值時，將所述多個物體作為干擾目標被去除，其中，基于所述跟隨目標的速度、所述移動機器人的速度以及控制周期設置所述預定閾值。

8.根據權利要求5所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，基于所述跟隨目標的當前位置和先前位置計算所述目標位姿進一步包括：

獲取所述跟隨目標在先前時刻和當前時刻之間的位置連線在所述世界坐標系中的方位角作為目標姿態；以及

將所述跟隨目標在所述世界坐標系中的位置和所述目標姿態作為所述目標位姿。

9.根據權利要求1所述的移動機器人跟隨方法，其特征在于，基于所述全局最優路線提供線速度和角速度指令進一步包括：

通過控制軟件得到使所述移動機器人逼近所述全局最優路線的線速度和角速度；以及

將所述移動機器人的線速度和角速度指令分解為移動底盤的每個輪子的指令，以驅動所述移動機器人對所述跟隨目標進行跟隨。

10.一種移動機器人跟隨系統，其特征在于，包括：

目標確定模塊，用于根據人的特定手勢確定跟隨目標信息；

機器人定位模塊，用于根據激光雷達、慣性導航單元、GPS采集的數據，利用SLAM軟件構建地圖并實時計算移動機器人自身位姿；

目標定位模塊，用于通過雙目視覺模塊采集的所述跟隨目標信息實時計算目標位姿；以及

控制模塊，用于根據所述目標位姿和所述移動機器人自身位姿計算全局最優路線以自動規避靜態障礙，并基于所述全局最優路線提供線速度和角速度指令。