[發(fā)明專利]一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211005305.2
• 申請(qǐng)日: 2022-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN115157223A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊濤;程正;萬燕飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

1.一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，包括機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)，其覆蓋人體各個(gè)運(yùn)動(dòng)部位，其特征在于，還包括：

視覺測(cè)位模塊，包括設(shè)置在所述機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)頭部、雙肩和尾部位置的攝像頭及三軸重力加速度傳感器；

數(shù)據(jù)處理分析模塊，用于對(duì)多個(gè)攝像頭與三軸重力加速度傳感器采集的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，預(yù)判人體移動(dòng)方向與到達(dá)障礙物時(shí)間；

方案制定模塊，與所述數(shù)據(jù)處理分析模塊連接，通過人體移動(dòng)方向與到達(dá)障礙物時(shí)間來制定避障方案；

人機(jī)交互模塊，用于與數(shù)據(jù)處理分析模塊交互，實(shí)現(xiàn)避障方案實(shí)時(shí)選擇；

外骨骼機(jī)械助力模塊，設(shè)置在所述機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)四肢位置外側(cè)、手掌與腳掌支撐面，與所述人機(jī)交互模塊連接，其包括多個(gè)帶有電機(jī)的自由度關(guān)節(jié)，多個(gè)所述自由度關(guān)節(jié)用于通過人機(jī)交互模塊的選擇結(jié)果旋轉(zhuǎn)位置引導(dǎo)機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)動(dòng)作。

2.如權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊對(duì)攝像頭采集信息的處理過程包括對(duì)視野圖像關(guān)鍵點(diǎn)識(shí)別、三角視覺測(cè)位及影像合成測(cè)位、系統(tǒng)移動(dòng)速度和方位分析。

3.如權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，其特征在于，還包括能源模塊，設(shè)置與所述機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)的腰部，包括多組電池與電源自動(dòng)控制模塊，所述能源模塊與所述攝像頭、三軸重力加速度傳感器、數(shù)據(jù)處理分析模塊、人機(jī)交互模塊及外骨骼機(jī)械助力模塊分別電連接。

4.如權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理分析模塊通過分析三軸重力加速度傳感器數(shù)據(jù)獲得攝像頭相對(duì)其未動(dòng)作時(shí)的偏角差。

5.如權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，其特征在于，所述避障方案預(yù)設(shè)有多種情境下的避障手段，并按照預(yù)先設(shè)置的方案優(yōu)先順序自動(dòng)避障。

6.如權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)交互模塊包括屏幕與輸入按鍵，所述輸入按鍵包括位于所述機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)手指部位的指端撥鍵及用于固定在口中的齒間撥鍵，通過所述指端撥鍵或齒間撥鍵與數(shù)據(jù)處理分析模塊交互，實(shí)現(xiàn)避障方案實(shí)時(shí)選擇。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種移動(dòng)中避障助力系統(tǒng)的助力方法，其特征在于，包括如下步驟：

將機(jī)械外骨骼穿戴結(jié)構(gòu)穿戴在使用者身體上；

頭部與雙肩的攝像頭構(gòu)成三角視覺測(cè)位對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行信息采集；

調(diào)整頭部與雙肩的攝像頭到一致的焦距；

尾部攝像頭采集圖像關(guān)鍵點(diǎn)在圖像中的像素大小和位置變化；

數(shù)據(jù)處理分析模塊對(duì)頭部攝像頭、雙肩攝像頭以及尾部攝像頭的信息進(jìn)行分析，并估測(cè)目標(biāo)物大小、攝像頭距目標(biāo)物距離以及前進(jìn)距離和方向；

數(shù)據(jù)處理分析模塊通過系統(tǒng)移動(dòng)方向和速度及關(guān)鍵點(diǎn)到系統(tǒng)的距離，對(duì)移動(dòng)路上的障礙物進(jìn)行遇障時(shí)間判斷；

方案制定模塊制定避障方案，并向人機(jī)交互模塊反饋；

人機(jī)交互模塊讀取預(yù)制避障操作，并由人工選擇避障方案或自動(dòng)避障；

通過選擇的避障方案操控外骨骼機(jī)械助力模塊引導(dǎo)使用者做出避障反應(yīng)。

8.如權(quán)利要求7所述的一種移動(dòng)中避障助力方法，其特征在于，所述三角視覺測(cè)位具體過程包括：

頭部攝像頭與兩個(gè)肩部攝像頭檢測(cè)到兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)；

將三個(gè)攝像頭所屬平面正對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，測(cè)試系統(tǒng)與關(guān)鍵點(diǎn)高度距離；

將獲得的三個(gè)圖像通過數(shù)據(jù)處理分析模塊中調(diào)整到同一焦距；

得到兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間三種不同的距離；

通過多目視覺測(cè)距原理，估算出兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)之間的實(shí)際距離。

9.如權(quán)利要求7所述的一種移動(dòng)中避障助力方法，其特征在于，所述攝像頭對(duì)圖像關(guān)鍵點(diǎn)的識(shí)別為數(shù)據(jù)處理分析模塊在影像視野中具有標(biāo)記的點(diǎn)位。

10.如權(quán)利要求7所述的一種移動(dòng)中避障助力方法，其特征在于，所述三角視覺測(cè)位中，選擇關(guān)鍵點(diǎn)在視野場(chǎng)靠近中心1/3的范圍內(nèi)最多的攝像頭為主合成圖像攝像頭。