CN106843280B - 一种机器人智能跟随*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人智能跟随***，包括：机器人本体、目标对象；控制***，用于接收目标识别装置识别信号及第一射频装置与第二射频装置所对应的射频收发装置的射频采集信号，并对所述设备识别信号及射频采集信号进行对比，进而确定所述智能跟随的目标对象；目标识别装置，所述目标识别装置设置于机器人本体上，用于寻找并识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象的距离和角度；第一射频装置，第二射频装置；所述第一射频装置与第二射频装置为对应射频收发装置，用于识别目标对象并测量机器人本体与目标对象之间的距离。本发明方案实现机器人智能跟随通过两种采集信号对比进行跟随辨别及控制，实现简单，设计容易，精确定高。

Description

一种机器人智能跟随***
技术领域
本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种机器人智能跟随***。
背景技术
随着科学技术的发展和人类社会的进步，智能化技术日益深入到人们的日常的生活当中，给人们的生活带来了极大的便利。在智能化的大军当中，智能跟随的领域目前在国内尚属空白，而智能跟随与人们的便利生活密不可分。因此，增强人机交互的智能性是目前机器人领域探讨的热点之一。智能跟随是移动机器人的研究领域中占主要部分的应用需求，且实现移动机器人智能跟随可追踪特定服务目标用户，更好实现人机交互的智能性，完成用户发出的指定任务。目前移动机器人的跟随方式有基于红外处理以及基于超声波、GPS、蓝牙、wifi及视觉跟随等的跟随技术，但多处于理论阶段，实践效果并不好。比如：若采用基于超声波的跟随技术，其可探测的距离较短，且在探测范围内难以辨别出不同目标，无法做到跟踪特定目标任务；同样如果只采用基于红外处理的跟随技术，因为直线视距和传输距离较短这两大主要缺点使其红外线定位的效果很差，而且红外线定位技术无法分辨是人还是动物，不能有效避障，也难以确定特定的目标人物；拿Wi-Fi定位来说，由于Wi-Fi的频段在2.4GHz，因此其波长本身就在7～12cm左右，由波长带来的误差不可忽略，因此Wi-Fi定位精度较低；GPS定位技术的精度局限性，基于此技术的跟随距离要求比较远，甚至定位偏差导致的跟随丢失问题；基于蓝牙在多处于理论阶段，时间效果有待提高；基于视觉跟随，任务设备携带摄像头，对获取的图面进行识别与捕捉，同时获得与目标的相对距离，通过算法融合，不断调整这个相对距离完成跟随，但实现复杂，对于多个类似目标出现的时候也容易辨识不够精确，甚至于无法辨识导致目标丢失的情况出现。所以只采用简单的一种处理跟随技术会无法确定特定的目标人物，即便识别出了目标物，目标人物的跟踪也容易受到干扰，易丢失目标物。
发明内容
鉴于背景技术中提到的实际问题，本发明提供一种机器人智能跟随***。
本发明的具体内容为：
一种机器人智能跟随***，包括：机器人本体、目标对象；
控制***，用于接收目标识别装置识别信号及第一射频装置与第二射频装置所对应的射频收发装置的射频采集信号，并对所述设备识别信号及射频采集信号进行对比，进而确定所述智能跟随的目标对象；
目标识别装置，所述目标识别装置设置于机器人本体上，用于寻找并识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象的距离和角度；
第一射频装置，设置于机器人本体上；
第二射频装置，设置于目标对象上；
所述第一射频装置与第二射频装置为对应射频收发装置，用于识别目标对象并测量机器人本体与目标对象之间的距离；
优选地，所述目标识别装置为激光雷达或双目摄像头；
优选地，所述第一射频装置与第二射频装置为对应RFID射频收发装置；
优选地，所述目标识别装置通过安装于机器人本体上的电机带动通过360度旋转扫描方式寻找识别目标对象，并测量所属目标对象与机器人本体的距离及角度；
优选地，所述控制***的控制方法为：
以机器人本体所在位置及平面为坐标原点及坐标平面；
目标识别装置通过扫描方式寻找识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离与角度；
第一射频装置与第二射频装置通过射频收发识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离；
对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
优选地，对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
具体为：目标识别装置所识别的目标对象为一个，并与第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象一致，则控制***控制机器人本体向目标对象移动；
优选地，对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
具体为：所述目标识别装置所识别的目标对象为多个，所述第一射频装置与第二射频识别装置所识别的目标对象为所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个；
所述控制***控制机器人本体向所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个目标对象移动；
所述机器人本体移动一段距离后，目标识别装置再次扫描并识别对应原来的多个目标对象，同时测量机器人本体与多个目标对象的距离，并与所述第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象与机器人本体之间的测量距离进行对比；如果对比的距离结果相同，则该目标对象为需要跟随的目标对象，控制***控制机器人本体向该目标对象移动；如果对比的距离结果不同，则所对应的目标对象为错误的目标对象，控制***自动放弃该目标对象的移动。
本发明实现机器人智能跟随通过两种采集信号对比进行跟随辨别及控制，实现简单，设计容易，精确定高。
附图说明
图1为机器人智能跟随***跟随示意图a；
图2为机器人智能跟随***跟随示意图b；
图3为机器人智能跟随***跟随示意图c；
图4为机器人智能跟随***原理框图；
图5为机器人智能跟随***方法流程图。
具体实施方案
下面将结合本发明附图，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。
如图1、2、3、4、5所示，一种机器人智能跟随***，包括：机器人本体、目标对象；所述机器人本体为需要对目标对象进行跟随的物体，可以为机器人、AGV小车、行李箱等等；
控制***，用于接收目标识别装置识别信号及第一射频装置与第二射频装置所对应的射频收发装置的射频采集信号，并对所述设备识别信号及射频采集信号进行对比，进而确定所述智能跟随的目标对象；
目标识别装置，所述目标识别装置设置于机器人本体上，用于寻找并识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象的距离和角度；所述目标识别装置可以为激光雷达或双目摄像头等可实现对象所在位置捕捉并可进行距离和角度测量的识别装置，例如镭神科技的LS01A和微软的Kinrect；所述目标识别装置安装于机器人本体上，可以为一个或多个，根据识别所需覆盖的角度区域范围进行组合设置；或者所述目标识别装置通过安装于机器人本体上的电机带动通过360度或者设置角度旋转扫描方式寻找识别目标对象，一般地，所述电机为伺服或者步进电机，可实现目标识别装置根据设置需要精确实现角度及根据设置频率进行旋转；
第一射频装置，设置于机器人本体上；
第二射频装置，设置于目标对象上；
所述第一射频装置与第二射频装置为对应射频收发装置，用于识别目标对象并测量机器人本体与目标对象之间的距离；一般地，所述第一射频装置与第二射频装置为射频测距设备，并对应设置，可实现射频信号的收发，并可实现收发装置之间的距离测量，比如英国公司decaware出品的dw1000芯片；
如图5所示，所述控制方法为：
步骤001，以机器人本体所在位置及平面为坐标原点及坐标平面；
所述坐标平面如图1、2、3所示；
步骤002，目标识别装置通过扫描方式寻找识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离与角度；
如图1、2、3所示，机器人本***置为A点，可能目标对象位置为B点、C点、D点，对应在坐标平面上的角度为α、β；实际的目标对象一般为一个，如B点，因为在实践中会出现类似的多个目标对象，如C点、D点；
步骤003，第一射频装置与第二射频装置通过射频收发识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离；
如图1、2、3所示，机器人本***置为A点，第一射频装置与第二射频装置分别设置在A点和B点，第一射频装置和第二射频装置可通过射频收发信息测量出AB点之间的距离；
步骤004，对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
如果目标识别装置所识别的目标对象为一个，并与第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象一致，则控制***控制机器人本体向目标对象移动；
如图1、2、3所示，如果所述目标识别装置所识别的目标对象为多个，所述第一射频装置与第二射频识别装置所识别的目标对象为所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个；
所述控制***控制机器人本体向所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个目标对象移动；
所述机器人本体移动一段距离后，目标识别装置再次扫描并识别对应原来的多个目标对象，同时测量机器人本体与多个目标对象的距离，并与所述第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象与机器人本体之间的测量距离进行对比；如果对比的距离结果相同，则该目标对象为需要跟随的目标对象，控制***控制机器人本体向该目标对象移动；如果对比的距离结果不同，则所对应的目标对象为错误的目标对象，控制***自动放弃该目标对象的移动。
如图1所示，A点为信号发射点，不管是激光雷达还是双目摄像头，都可以识别到B、C点物体相对于他为原点坐标的距离(AB，AC)和角度(α、β)。但是这种设备没有办法实现跟随的功能，例如A点无法识别出B和C点的特征，因此也就无法驱动电机如何运动，特别是角度和距离不知道往哪个方向走，要走多远。因此在B点放置一个射频收发装置即第二射频装置，同时在A点也对应放置一个射频收发装置即第一射频装置。然后在A点通过该射频收发装置测到一个点对点的距离，用此距离来识别特征。
如图2所示，假如控制***控制A点要跟着B点走，那么就需要知道角度α和距离AB是希望走的路径。现在用一对射频收发装置，可以测到与雷达设备测出的同样的距离为AB(或者有一些误差，可以做一个冗余)，那我们就知道B点是需要被跟随的点，同时角度α也是需要被转动的角。假设B、C点与A点的距离一样，那么射频装置测出来的距离也一样，此时无法分辨B点。可以强制向C点行走，当走到C1点的时候，就会发现雷达装置测出的距离AB与射频测出的是一致的，而AC距离与射频距离的差别反而越来越大了，这时候就知道C点是错误的，进而可以改变A往B点走了。
如图3所示，假设有很多同样点的情况，同一时刻有相同的距离AB＝AC＝AD，此时无法分辨B点方向。控制***控制机器人本体强制往C点走，走到一点距离后就会发现，AB的距离仍然跟射频测出的一致，那么此时就判断B点为目标点，进而改变方向即可。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变形，而且性能或用途相同，都应视为本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种机器人智能跟随***，其特征在于，包括：机器人本体、目标对象；
控制***，用于接收目标识别装置识别信号及第一射频装置与第二射频装置所对应的射频收发装置的射频采集信号，并对所述目标识别装置识别信号及射频采集信号进行对比，进而确定所述智能跟随的目标对象；
目标识别装置，所述目标识别装置设置于机器人本体上，用于寻找并识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象的距离和角度；
第一射频装置，设置于机器人本体上；
第二射频装置，设置于目标对象上；
所述第一射频装置与第二射频装置为对应射频收发装置，用于识别目标对象并测量机器人本体与目标对象之间的距离；
所述控制***的控制方法为：
以机器人本体所在位置及平面为坐标原点及坐标平面；
目标识别装置通过扫描方式寻找识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离与角度；
第一射频装置与第二射频装置通过射频收发识别目标对象，并测量机器人本体与目标对象之间的距离；
对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动。
2.如权利要求1所述机器人智能跟随***，其特征在于：对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
具体为：目标识别装置所识别的目标对象为一个，并与第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象一致，则控制***控制机器人本体向目标对象移动。
3.如权利要求1所述机器人智能跟随***，其特征在于：对比目标识别装置所识别的目标对象及第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象，控制***通过比较确定所需要的目标对象并控制机器人本体向目标对象移动；
具体为：所述目标识别装置所识别的目标对象为多个，所述第一射频装置与第二射频识别装置所识别的目标对象为所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个；
所述控制***控制机器人本体向所述目标识别装置所识别的多个目标对象中的其中一个目标对象移动；
所述机器人本体移动一段距离后，目标识别装置再次扫描并识别对应原来的多个目标对象，同时测量机器人本体与多个目标对象的距离，并与所述第一射频装置与第二射频装置所识别的目标对象与机器人本体之间的测量距离进行对比；如果对比的距离结果相同，则该目标对象为需要跟随的目标对象，控制***控制机器人本体向该目标对象移动；如果对比的距离结果不同，则所对应的目标对象为错误的目标对象，控制***自动放弃该目标对象的移动。
4.如权利要求1或2或3所述机器人智能跟随***，其特征在于：所述目标识别装置为激光雷达或双目摄像头。
5.如权利要求1或2或3所述机器人智能跟随***，其特征在于：所述目标识别装置通过安装于机器人本体上的电机带动通过360度旋转扫描方式寻找识别目标对象，并测量所述目标对象与机器人本体的距离及角度。
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