CN106826867A - 一种机器人及控制机器人头部转动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人及控制机器人头部转动的方法，在判断预览框中是否存在追踪目标后，获取追踪目标的中心点相对于预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；然后确定转动参数；最后根据转动参数生成头部转动控制信号并输出；进而控制机器人的头部跟随追踪目标进行转动，解决了现有技术中机器人的头部灵活性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及控制机器人头部转动的方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人们的生活越来越智能化，机器人技术的应用也越来越广泛。
现有技术中的机器人的头部一般能够遵循一种既定的轨迹转动，或者能够依据其内部处理器的控制实现上下左右转动定位，比如现有技术中存在一种迎宾机器人，其头部能够左右转动，每次转动到定位点后即向相反方向转动；现有技术中还存在一种家政机器人，采用红外对管向反光板发射红外线来控制机器人头部按照限位定位点的布局进行上下左右转动定位，使其能够接收来自多方位的信息。
但是上述现有技术中的方案，机器人头部只能依据预先设定好的转动方式进行转动，而灵活性较差，不能满足更多应用场景的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机器人及控制机器人头部转动的方法，以解决现有技术中的机器人的头部灵活性较差的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种控制机器人头部转动的方法，包括：
判断预览框中是否存在追踪目标；
若所述预览框中存在所述追踪目标，则获取所述追踪目标的中心点相对于所述预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；
确定转动参数，所述转动参数至少包括：根据所述位置确定出的转动方向；
根据所述转动参数生成头部转动控制信号并输出。
优选的，所述转动参数还包括：根据所述距离确定出的转动速度。
优选的，所述转动方向的确定过程，包括：
根据所述位置，确定所述追踪目标的中心点位于以所述预览框的中心点为坐标原点的具体象限；
根据所述位置，计算得到两个中心点的连线与水平方向的夹角；
根据所述具体象限和所述夹角得到所述转动方向。
优选的，所述转动速度的确定过程，包括：
结合预设单次转动时长与所述距离，计算得到所述转动速度。
优选的，所述判断预览框中是否存在追踪目标，包括：
在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定所述预览框中存在所述追踪目标。
优选的，所述追踪目标为人脸；
所述在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测，包括：
在所述预览框中进行人脸特征的采集；
将采集结果与预设人脸特征进行对比，得到所述检测结果。
优选的，所述追踪目标为移动体；
所述在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测，包括：
在所述预览框中进行物象的分时采集；
将分时采集结果与预设移动体特征进行对比，得到所述检测结果。
一种机器人，包括：视觉传感器、处理器和头部转动电机；其中：
所述视觉传感器用于生成预览框；
所述处理器用于判断预览框中是否存在追踪目标；若所述预览框中存在所述追踪目标，则获取所述追踪目标的中心点相对于所述预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；确定转动参数，所述转动参数至少包括：根据所述位置确定出的转动方向；根据所述转动参数生成头部转动控制信号并输出至所述头部转动电机；
所述头部转动电机用于接收所述头部转动控制信号，并依据所述头部转动控制信号运转以带动所述机器人的头部转动。
优选的，所述转动参数还包括：根据所述距离确定出的转动速度。
优选的，所述处理器用于判断所述视觉传感器生成的预览框中是否存在追踪目标时，具体用于：
在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定所述预览框中存在所述追踪目标；
所述追踪目标为人脸或者移动体。
由上述方案可知，本发明提供的机器人及控制机器人头部转动的方法，在判断预览框中是否存在追踪目标后，获取追踪目标的中心点相对于预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；然后确定转动参数；最后根据转动参数生成头部转动控制信号并输出；进而控制机器人的头部跟随追踪目标进行转动，解决了现有技术中机器人的头部灵活性差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的控制机器人头部转动的方法的流程图；
图2为本发明另一实施例提供的控制机器人头部转动的方法的流程图；
图3为本发明另一实施例提供的控制机器人头部转动的方法的流程图；
图4为本发明另一实施例提供的控制机器人头部转动的方法的流程图；
图5为本发明另一实施例提供的处理器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种控制机器人头部转动的方法，以解决现有技术中的机器人头部不能主动跟随外界环境信息变化而转动的问题。
参见图1，该控制机器人头部转动的方法，包括：
S101、判断预览框中是否存在追踪目标；
在具体的实际应用中，每次开启机器人上的视觉传感器后，首先可以确定预览框的大小，该预览框即为机器人看到外界环境的视觉范围。
机器人看到外界环境后，即可在其预览框中检测追踪目标，若预览框中存在追踪目标，则执行步骤S102；
S102、获取追踪目标的中心点相对于预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；
若预览框中存在追踪目标，则可以根据该追踪目标的大小确定其中心点，然后以预览框的中心点为坐标原点，得到追踪目标的中心点的坐标，也即得到了追踪目标的中心点的位置；进而可以求得该追踪目标的中心点与预览框的中心点之间的距离。
S103、确定转动参数；
该转动参数至少包括：根据位置确定出的转动方向；
具体的，根据位置确定出转动方向的过程，可以参见图2，包括以下步骤：
S201、根据位置，确定追踪目标的中心点位于以预览框的中心点为坐标原点的具体象限；
S202、根据位置，计算得到两个中心点的连线与水平方向的夹角；
S203、根据具体象限和夹角得到转动方向。
假设追踪目标的中心点的坐标为(3，3)，则说明该追踪目标的中心点位于第一象限、距离预览框的中心点单位长度、与水平方向45°夹角的位置；根据该位置，得到转动方向为与水平方向45°夹角的右上方。
优选的，该转动参数还包括：根据所述距离确定出的转动速度。
具体的，根据距离确定转动速度的过程，包括：
结合预设单次转动时长与距离，计算得到转动速度。
同样假设追踪目标的中心点的坐标为(3，3)，根据两个中心点之间单位长度的距离，结合机器人内部预定的单次转动时长，即可计算得到转动速度；该单次转动时长越短越能够提高机器人的反映速度，可以根据具体应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
S104、根据转动参数生成头部转动控制信号并输出。
确定转动参数后，即可输出该头部转动控制信号至头部转动电机的驱动电路，实现对于机器人头部转动的控制，使追踪目标的中心点和预览框的中心点之间的距离保持在误差距离内。
本实施例提供的该控制机器人头部转动的方法，通过上述过程，即可控制机器人的头部跟随追踪目标进行转动，解决了现有技术中机器人的头部灵活性较差的问题。
优选的，步骤S101，包括：
在预览框中进行追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定预览框中存在追踪目标。
优选的，追踪目标为人脸；
则，在预览框中进行追踪目标的特征检测，参见图3，包括：
S301、在预览框中进行人脸特征的采集；
S302、将采集结果与预设人脸特征进行对比，得到检测结果。
在具体的实际应用中，在预览框中进行人脸的特征检测，具体是在预览框动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像；一般可以采用参考模板法，即首先设计一个或数个标准人脸的模板，然后计算测试采集的样品与标准模板之间的匹配程度，并通过阈值来判断是否存在人脸；或者，采用人脸规则法，即提取人脸的结构分布特征生成相应的规则以判断测试样品是否包含人脸；或者，采用样品学习法，即采用模式识别中人工神经网络的方法、通过对面像样品集和非面像样品集的学习产生分类器；又或者，采用肤色模型法，依据面貌肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测；还有，特征子脸法，将所有面像集合视为一个面像子空间，并基于检测样品与其在子空间的投影之间的距离判断是否存在面像。值得提出的是，上述这些方法在实际检测过程中还可以综合采用，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
或者，追踪目标为移动体；
则，在预览框中进行追踪目标的特征检测，参见图4，包括：
S401、在预览框中进行物象的分时采集；
S402、将分时采集结果与预设移动体特征进行对比，得到检测结果。
比如，当机器人用于看护婴儿时，可以通过分时采集，在一定移动范围内获得相同或大部分相同的物象，经过对比，确定该物象为想要获得信息的移动体(婴儿)，即为机器人头部转动想要追随的追踪目标。
在具体的实际应用中，该预设移动体特征可以根据具体应用环境进行设定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了一种机器人，参见图5，包括：视觉传感器101、处理器102和头部转动电机103；其中：
视觉传感器101用于生成预览框；
处理器102用于判断预览框中是否存在追踪目标；若预览框中存在追踪目标，则获取追踪目标的中心点相对于预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；确定转动参数，转动参数至少包括：根据位置确定出的转动方向；根据转动参数生成头部转动控制信号并输出至头部转动电机103；
头部转动电机103用于接收头部转动控制信号，并依据头部转动控制信号运转以带动机器人的头部转动。
在具体的实际应用中，处理器102中包括控制模块与电机驱动电路，其具体实现形式此处不做具体限定，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
优选的，该转动参数还包括：根据距离确定出的转动速度。
优选的，处理器102用于根据位置确定转动方向时，具体用于：
根据位置，确定追踪目标的中心点位于以预览框的中心点为坐标原点的具体象限；
根据位置，计算得到两个中心点的连线与水平方向的夹角；
根据具体象限和夹角得到转动方向。
优选的，处理器102用于根据距离确定转动速度时，具体用于：
结合预设单次转动时长与距离，计算得到转动速度。
优选的，处理器102用于判断视觉传感器生成的预览框中是否存在追踪目标时，具体用于：
在预览框中进行追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定预览框中存在追踪目标。
优选的，追踪目标为人脸；
则，处理器102用于在预览框中进行追踪目标的特征检测时，具体用于：
在预览框中进行人脸特征的采集；
将采集结果与预设人脸特征进行对比，得到检测结果。
优选的，追踪目标为移动体；
则，处理器102用于在预览框中进行追踪目标的特征检测时，具体用于：
在预览框中进行物象的分时采集；
将分时采集结果与预设移动体特征进行对比，得到检测结果。
优选的，视觉传感器为摄像头。
本发明提供的机器人，在处理器102判断预览框中是否存在追踪目标后，通过获取追踪目标的中心点相对于预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；然后确定转动参数，最后根据转动参数生成头部转动控制信号并输出至头部转动电机的驱动电路至头部转动电机的驱动电路；进而控制机器人的头部跟随追踪目标进行转动，解决了现有技术中机器人的头部灵活性较差的问题。
其他具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种控制机器人头部转动的方法，其特征在于，包括：
判断预览框中是否存在追踪目标；
若所述预览框中存在所述追踪目标，则获取所述追踪目标的中心点相对于所述预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；
确定转动参数，所述转动参数至少包括：根据所述位置确定出的转动方向；
根据所述转动参数生成头部转动控制信号并输出。
2.根据权利要求1所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述转动参数还包括：根据所述距离确定出的转动速度。
3.根据权利要求1或2所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述转动方向的确定过程，包括：
根据所述位置，确定所述追踪目标的中心点位于以所述预览框的中心点为坐标原点的具体象限；
根据所述位置，计算得到两个中心点的连线与水平方向的夹角；
根据所述具体象限和所述夹角得到所述转动方向。
4.根据权利要求2所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述转动速度的确定过程，包括：
结合预设单次转动时长与所述距离，计算得到所述转动速度。
5.根据权利要求1或2所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述判断预览框中是否存在追踪目标，包括：
在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定所述预览框中存在所述追踪目标。
6.根据权利要求5所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述追踪目标为人脸；
所述在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测，包括：
在所述预览框中进行人脸特征的采集；
将采集结果与预设人脸特征进行对比，得到所述检测结果。
7.根据权利要求5所述的控制机器人头部转动的方法，其特征在于，所述追踪目标为移动体；
所述在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测，包括：
在所述预览框中进行物象的分时采集；
将分时采集结果与预设移动体特征进行对比，得到所述检测结果。
8.一种机器人，其特征在于，包括：视觉传感器、处理器和头部转动电机；其中：
所述视觉传感器用于生成预览框；
所述处理器用于判断预览框中是否存在追踪目标；若所述预览框中存在所述追踪目标，则获取所述追踪目标的中心点相对于所述预览框的中心点的位置以及两个中心点之间的距离；确定转动参数，所述转动参数至少包括：根据所述位置确定出的转动方向；根据所述转动参数生成头部转动控制信号并输出至所述头部转动电机；
所述头部转动电机用于接收所述头部转动控制信号，并依据所述头部转动控制信号运转以带动所述机器人的头部转动。
9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述转动参数还包括：根据所述距离确定出的转动速度。
10.根据权利要求8或9所述的机器人，其特征在于，所述处理器用于判断所述视觉传感器生成的预览框中是否存在追踪目标时，具体用于：
在所述预览框中进行所述追踪目标的特征检测；
若检测结果为特征匹配，则判定所述预览框中存在所述追踪目标；
所述追踪目标为人脸或者移动体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201207 Chinese (Shanghai) free trade zone fanchun Road No. 400 Building 1 layer 3 Applicant after: SHANGHAI SIYIXUAN ROBOT TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 200233 room F21, room 4, building No. 18, Guiping Road, Xuhui District, Xuhui District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI SIYIXUAN ROBOT TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |