[發(fā)明專利]一種基于自主導(dǎo)航和危險(xiǎn)動(dòng)作識(shí)別的養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211329524.6
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN115562301A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓修磊;李永琳;姜玉東;李浩然;楊慶鳳;王翠紅;辛玉紅;婁倫富;李子文;張嘉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了一種基于自主導(dǎo)航和危險(xiǎn)動(dòng)作識(shí)別的養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)，包括：自主導(dǎo)航模塊、控制器、建筑信息建模模塊、行為識(shí)別模塊、人機(jī)交互模塊，所述控制器分別與自主導(dǎo)航模塊、建筑信息建模模塊、行為識(shí)別模塊、人機(jī)交互模塊連接；所述自主導(dǎo)航模塊通過環(huán)境地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航；所述建筑信息建模模塊用于實(shí)現(xiàn)建筑的可視化；所述行為識(shí)別模塊用于識(shí)別老年人作出的危險(xiǎn)行為和實(shí)現(xiàn)養(yǎng)老機(jī)器人對(duì)老人的跟從；所述人機(jī)交互模塊用于實(shí)現(xiàn)老年人和養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人的交互。該養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航功能，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的行為，識(shí)別出老年人的危險(xiǎn)動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智慧養(yǎng)老技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于自主導(dǎo)航和危險(xiǎn)動(dòng)作識(shí)別的養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

存在部分養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人采用iBeacon定位導(dǎo)航技術(shù)用于室內(nèi)的定位導(dǎo)航，iBeacon是一項(xiàng)低耗能藍(lán)牙技術(shù)，工作原理類似之前的藍(lán)牙技術(shù)，由Beacon發(fā)射信號(hào)，藍(lán)牙設(shè)備定位接受，反饋信號(hào)。當(dāng)用戶進(jìn)入、退出或者在區(qū)域內(nèi)徘徊時(shí)，Beacon的廣播有能力進(jìn)行傳播，可計(jì)算用戶和Beacon的距離。通過三個(gè)iBeacon設(shè)備，即可對(duì)其進(jìn)行定位。但是這種方法受環(huán)境的影響較大，容易被室內(nèi)環(huán)境遮擋設(shè)備信號(hào)導(dǎo)致定位導(dǎo)航的不精準(zhǔn)，并且安裝成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于自主導(dǎo)航和危險(xiǎn)動(dòng)作識(shí)別的養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)，該養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主導(dǎo)航功能，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老年人的行為，識(shí)別出老年人的危險(xiǎn)動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于自主導(dǎo)航和危險(xiǎn)動(dòng)作識(shí)別的養(yǎng)老服務(wù)系統(tǒng)，包括：自主導(dǎo)航模塊、控制器、建筑信息建模模塊、行為識(shí)別模塊、人機(jī)交互模塊，所述控制器分別與自主導(dǎo)航模塊、建筑信息建模模塊、行為識(shí)別模塊、人機(jī)交互模塊連接；所述自主導(dǎo)航模塊通過環(huán)境地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航；所述建筑信息建模模塊用于實(shí)現(xiàn)建筑的可視化；所述行為識(shí)別模塊用于識(shí)別老年人作出的危險(xiǎn)行為和實(shí)現(xiàn)養(yǎng)老機(jī)器人對(duì)老人的跟從；所述人機(jī)交互模塊用于實(shí)現(xiàn)老年人和養(yǎng)老服務(wù)機(jī)器人的交互。

進(jìn)一步地，所述自主導(dǎo)航模塊實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的過程為：

采用Gmapping功能包進(jìn)行自主導(dǎo)航，在運(yùn)動(dòng)過程中不斷獲取激光雷達(dá)的對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行感知的深度信息以及不斷接收里程計(jì)信息，用于定位自身位置和確定當(dāng)前姿態(tài)，在機(jī)器人位置已知的情況下，通過激光雷達(dá)掃描到環(huán)境特征，得出機(jī)器人與障礙物的距離，通過機(jī)器人自身位姿計(jì)算出障礙物的坐標(biāo)，采用bresenham直線段掃面算法將障礙物所處柵格標(biāo)注為灰色-已占據(jù)，機(jī)器人所處的柵格與障礙物所處柵格之間畫直線，直線所到之處標(biāo)注為白色-未占據(jù)，機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中來自激光雷達(dá)的新數(shù)據(jù)對(duì)柵格地圖不斷更新，最終完成了機(jī)器人所在環(huán)境的二維柵格地圖的建立；在得到二維柵格地圖的基礎(chǔ)上，再使用PRM算法進(jìn)行路徑規(guī)劃：在已獲取的二維柵格地圖基礎(chǔ)上生成隨機(jī)采樣點(diǎn)，在避開障礙物的基礎(chǔ)上，生成多條機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的路線，計(jì)算并選擇出最優(yōu)路徑，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人到目標(biāo)點(diǎn)的路徑規(guī)劃，最后再向底盤驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)輸出速度控制控制機(jī)器人從朝著目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中不斷接收激光雷達(dá)和里程計(jì)信息來確定自身位姿，完成從起始點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的自主定位導(dǎo)航。

進(jìn)一步地，所述建筑信息建模模塊的建模過程為：根據(jù)養(yǎng)老院實(shí)際建筑設(shè)計(jì)圖建立初步BIM模型，導(dǎo)入3DS MAX 2018中進(jìn)行簡(jiǎn)單渲染，渲染后，將其輸出為Unity 3D可以使用的.fbx文件格式，再利用Unity引擎對(duì)BIM模型進(jìn)行二次開發(fā)，二次開發(fā)的內(nèi)容主要為，在原有模型的基礎(chǔ)上完成模型與服務(wù)器連接、實(shí)時(shí)獲取服務(wù)器系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并在模型上顯示環(huán)境數(shù)據(jù)功能。

進(jìn)一步地，所述行為識(shí)別模塊用于識(shí)別老年人作出的危險(xiǎn)行為的過程具體如下：

i、機(jī)器人使用深度攝像頭不斷獲取視頻序列，先利用OpenPose算法，對(duì)視頻序列里人體的關(guān)鍵位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，再對(duì)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于人體某個(gè)位置出現(xiàn)峰值的關(guān)鍵點(diǎn)，代表人體骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)所有代表人體骨架關(guān)節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行連接，最終生成骨骼結(jié)構(gòu)圖像，從而獲得人體骨架結(jié)構(gòu)變化序列，構(gòu)造骨架結(jié)構(gòu)變化時(shí)空?qǐng)D；