[發明專利]一種教學機器人系統及控制方法

在審

• 申請號: 202210179993.8
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114549991A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳永平;呂莎莎;宗延雷
• 申請（專利權）人: 淄博師范高等專科學校
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V20/30;G06T7/73;G06T7/246;G06T5/00;G06Q50/20;G06K9/62;G06F16/29;G06V10/762;G06V10/74
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 韋志剛;曹月明

根據本公開的示例實施例，提供了一種教學機器人系統及控制方法。該系統包括機器人主體和控制設備，控制設備安裝有引導模塊，引導模塊用于捕獲環境的紅綠藍三通道圖像幀和深度信息，從紅綠藍三通道圖像幀中提取ORB特征，將ORB特征與局部地圖點進行匹配，然后利用非線性優化最小化重投影誤差來計算獲得圖像采集裝置的位姿，計算幀間匹配的內點、旋轉向量和平移向量，基于旋轉向量和平移向量來進行運動估計，計算出幀間相對移動距離，基于特征點追蹤和視覺最小變化選擇關鍵幀，基于當前選擇的關鍵幀，維護和拓展新的局部地圖點，以及基于光束平差法優化局部地圖中所有關鍵幀的位姿和所有地圖點。由此，本發明能夠實現地圖定位和導航。

技術領域

本公開的實施例總體涉及信息處理領域，具體涉及一種教學機器人系統及控制方法。

背景技術

隨著技術的發展，教育行業也開始采用機器人來提供教育的輔助，但是目前的教學機器人功能比較單一，往往只是固定在原地提供按照預設的功能來進行服務，無法實現較為復雜的功能。

發明內容

本公開的實施例提供了一種教學機器人系統及控制方法，由此能夠使得教學機器人提供較為復雜的教學功能，并且能夠實現在教室或家庭這種環境下的地圖定位和導航。

在本公開的第一方面，提供了一種教學機器人系統。該系統包括機器人主體和控制設備；控制設備安裝有引導模塊；以及引導模塊用于經由圖像采集裝置捕獲環境的紅綠藍三通道圖像幀和深度信息，從紅綠藍三通道圖像幀中提取ORB特征，將ORB特征與局部地圖點進行匹配，圖像上最小海明距離的ORB特征點被選為匹配點，然后利用非線性優化最小化重投影誤差來計算獲得圖像采集裝置的位姿，采用隨機采樣一致性算法以及基于深度信息對匹配點進行采樣，從而剔除外點、抑制噪聲，計算幀間匹配的內點、旋轉向量和平移向量，基于旋轉向量和平移向量來進行運動估計，計算出幀間相對移動距離，基于特征點追蹤和視覺最小變化選擇關鍵幀，通過關鍵幀之間的圖像可追蹤點進行二次判斷，刪除冗余關鍵幀，對當前選擇的關鍵幀進行環形閉合檢測，以檢索當前選擇的關鍵幀中的當前場景是否重復出現，基于當前選擇的關鍵幀，維護和拓展新的局部地圖點，以及基于光束平差法優化局部地圖中所有關鍵幀的位姿和所有地圖點。

在本公開的第二方面，提供了一種用于教學機器人的控制方法。該方法包括：經由機器人的圖像采集裝置捕獲環境的紅綠藍三通道圖像幀和深度信息，從紅綠藍三通道圖像幀中提取ORB特征，將ORB特征與局部地圖點進行匹配，圖像上最小海明距離的ORB特征點被選為匹配點，然后利用非線性優化最小化重投影誤差來計算獲得圖像采集裝置的位姿，采用隨機采樣一致性算法以及基于深度信息對匹配點進行采樣，從而剔除外點、抑制噪聲，計算幀間匹配的內點、旋轉向量和平移向量，基于旋轉向量和平移向量來進行運動估計，計算出幀間相對移動距離，基于特征點追蹤和視覺最小變化選擇關鍵幀，通過關鍵幀之間的圖像可追蹤點進行二次判斷，刪除冗余關鍵幀，對當前選擇的關鍵幀進行環形閉合檢測，以檢索當前選擇的關鍵幀中的當前場景是否重復出現，基于當前選擇的關鍵幀，維護和拓展新的局部地圖點，以及基于光束平差法優化局部地圖中所有關鍵幀的位姿和所有地圖點。

提供發明內容部分是為了以簡化的形式來介紹對概念的選擇，它們在下文的具體實施方式中將被進一步描述。發明內容部分無意標識本公開的關鍵特征或必要特征，也無意限制本公開的范圍。

附圖說明

通過結合附圖對本公開示例性實施例進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施例中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1示出了根據本公開的實施例的教學機器人系統100的示例的示意圖；

圖2示出了根據本公開的實施例的用于教學機器人的控制方法200的示例的示意圖；以及

圖3示意性示出了適于用來實現本公開實施例的電子設備300的框圖。

在各個附圖中，相同或對應的標號表示相同或對應的部分。

具體實施方式