[發(fā)明專利]一種便攜式助餐機器人的控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110012450.2
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112757302A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 陳殿生;趙學毅;袁福;羅亞哲
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/00;B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明設計了一種便攜式助餐機器人的控制方法，該方法基于人臉識別定位和止動觸發(fā)模式。助餐機器人識別使用者嘴部位置：采用雙目攝像頭成像、點標定的方法測距。由此得到嘴的空間位置。助餐機器人識別使用者意圖：檢測老人是否在點頭，點頭即啟動機械臂；搖頭，執(zhí)行單元停止工作，并排除因晃動等其他情況產生的干擾。依照以上技術實現(xiàn)低成本，較高效的定位方式。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人技術領域，尤其是機器人控制領域，是基于面部識別和雙目測距的控制方法。

背景技術

空巢老人的生活自理能力弱是現(xiàn)在社會亟待解決的問題。約900萬空巢老人有進食困難。

針對老年人設計的助餐機器人有很大的市場需求。助餐機器人能增強老人的自我照顧能力，減少其心理壓力，減輕子女負擔。考慮經濟因素，助餐機器人應經濟實惠；考慮其文化程度，助餐機器人應該操作簡單。

發(fā)明內容

本發(fā)明設計了一種便攜式助餐機器人的控制方法，該方法基于人臉識別定位和止動觸發(fā)模式，以解決上述背景技術中提到的經濟問題和操作問題。

一種便攜式助餐機器人的控制方法，其特征在于，該系統(tǒng)包括：攝像頭組、止動觸發(fā)系統(tǒng)。

所述攝像頭組采集到圖像，識別人臉，將人臉的下半部分作為感興趣區(qū)域，再進行嘴部的識別。

優(yōu)選的，嘴部識別后利用雙目測距原理，首先采用張正友標定法，之后結合人眼視差原理定位嘴部位置。

所述止動觸發(fā)系統(tǒng)基于對人眼睛的識別，通過檢測人眼睛在單位時間內移動的距離及頻率，判斷老人是否在搖頭，當檢測到老人搖頭，執(zhí)行單元停止工作。

本發(fā)明在具備高識別精度的同時，其硬件成本低廉；老人可以通過點頭搖頭選擇進食與否，操作簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構圖。

圖2為雙目定位流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的目的在于設計一種新型控制方法，并提供一種新型的人機交互方式，以解決上述背景技術中提到的問題。

本發(fā)明提供一種技術方案，助餐機器人識別使用者意圖：檢測人眼睛在單位時間內移動的距離及頻率，判斷老人是否在點頭，點頭即啟動機械臂；當檢測到老人搖頭，執(zhí)行單元停止工作，并排除因晃動等其他情況產生的干擾。為實現(xiàn)該功能，程序設計原理如下：先對人臉進行標定，標定眼睛的位置和眼球的位置。之后列出位置坐標矩陣和平移矩陣，利用矩陣變換判斷眼球移動位姿。僅平行移動且左右極限距離大于4mm為有效數(shù)據(jù)，其它均判定為干擾。餐盤中有三種菜品，判斷眼球左移，即向左切換菜品；眼球右移即向右切換菜品。

本發(fā)明提供一種技術方案，助餐機器人識別使用者嘴部位置：先將攝像頭采集到的圖像消除畸變，要計算目標點在左右兩個視圖上形成的視差，首先要把該點在左右視圖上兩個對應的像點匹配起來。為了減少匹配搜索范圍，我們可以利用極線約束使得對應點的匹配由二維搜索降為一維搜索。之后進行雙目校正，其作用就是要把消除畸變后的兩幅圖像嚴格地行對應，使得兩幅圖像的對極線恰好在同一水平線上，這樣一幅圖像上任意一點與其在另一幅圖像上的對應點就必然具有相同的行號，只需在該行進行一維搜索即可匹配到對應點。

雙目攝像頭采用與人眼相似的測距原理。人眼能夠感知物體的遠近，是由于兩只眼睛對同一個物體呈現(xiàn)的圖像存在差異，也稱“視差”。物體距離越遠，視差越小；反之，視差越大。視差的大小對應著物體與眼睛之間距離的遠近，由此得到嘴的空間位置。

本發(fā)明通過雙目測距實現(xiàn)深度信息定位，之后利用相機內置的參數(shù)判讀嘴部位置的坐標。先得出每個攝像頭的內部參數(shù)，還需要通過標定來測量兩個攝像頭之間的相對位置(即右攝像頭相對于左攝像頭的平移向量t和旋轉矩陣 R)，利用投影矩陣的矩陣變換得出深度位置的立體坐標。