本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種智能機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代生活中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如下場(chǎng)景：工人拖著工具箱和各種易損件不斷來(lái)回奔走，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行檢修或裝配；農(nóng)民推著車對(duì)成熟的果蔬進(jìn)行采摘；老人拉著購(gòu)物車到商場(chǎng)購(gòu)物。不管是哪種場(chǎng)景，均需要人與運(yùn)輸工具或運(yùn)輸物體直接接觸，耗費(fèi)精力和體力，工作效率和生活品質(zhì)降低。

機(jī)器人發(fā)展的目的是為了方便人類，針對(duì)上述場(chǎng)景，研究一種智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟隨，是待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種智能機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)或室外機(jī)器人對(duì)目標(biāo)的自主跟隨。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種智能機(jī)器人，包括：控制處理器、存儲(chǔ)單元、圖像采集單元；所述存儲(chǔ)單元和圖像采集單元分別與所述控制處理器電性連接；所述圖像采集單元獲取人臉圖像并發(fā)送給控制處理器，所述控制處理器通過(guò)所述存儲(chǔ)單元讀取預(yù)存人臉圖像，并將采集的人臉圖像與預(yù)存人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)當(dāng)前用戶身份；所述圖像采集單元獲取肢體動(dòng)作圖像，并發(fā)送給控制處理器，所述控制處理器讀取所述存儲(chǔ)單元中多個(gè)動(dòng)作指令模板，并將獲取的動(dòng)作指令與每一個(gè)動(dòng)作指令模板進(jìn)行比較，根據(jù)相似度最高的動(dòng)作指令控制智能機(jī)器人做出該動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟或關(guān)閉動(dòng)作；所述圖像采集單元獲取目標(biāo)人體的深度圖像和彩色圖像并發(fā)送給控制處理器，所述控制處理器對(duì)深度 圖像和彩色圖像進(jìn)行處理后，得到目標(biāo)人體的空間位置數(shù)據(jù)，該控制處理器根據(jù)該空間位置數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人向目標(biāo)人體靠近。

更好地，所述智能機(jī)器人還包括：驅(qū)動(dòng)單元和行走單元，所述行走單元包括：驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述控制處理器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元控制驅(qū)動(dòng)輪行走，所述從動(dòng)輪位于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的對(duì)稱軸上。

更好地，所述從動(dòng)輪為萬(wàn)向輪。

更好地，還包括：避障裝置，所述避障裝置與控制處理器電性連接，所述控制處理器根據(jù)避障裝置發(fā)送的感知信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元控制行走單元帶動(dòng)智能機(jī)器人改變行進(jìn)路線。

更好地，所述避障裝置包括超聲波傳感器或紅外線傳感器。

本發(fā)明還提供一種智能機(jī)器人，包括：控制處理器、存儲(chǔ)單元、圖像采集單元和麥克風(fēng)；所述存儲(chǔ)單元、圖像采集單元和麥克風(fēng)分別與所述控制處理器電性連接；所述圖像采集單元獲取人臉圖像并發(fā)送給控制處理器，所述控制處理器通過(guò)所述存儲(chǔ)單元讀取預(yù)存人臉圖像，并將采集的人臉圖像與預(yù)存人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)當(dāng)前用戶身份；所述控制處理器通過(guò)麥克風(fēng)獲取用戶發(fā)出的語(yǔ)音指令后，讀取所述存儲(chǔ)單元中多個(gè)語(yǔ)音指令模板，并將獲取的語(yǔ)音指令與每一個(gè)語(yǔ)音指令模板進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)相似度最高的語(yǔ)音指令控制智能機(jī)器人做出該語(yǔ)音指令相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作；所述圖像采集單元獲取目標(biāo)人體的深度圖像和彩色圖像并發(fā)送給控制處理器，所述控制處理器對(duì)深度圖像和彩色圖像進(jìn)行處理后，得到目標(biāo)人體的空間位置數(shù)據(jù)，該控制處理器根據(jù)該空間位置數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人向目標(biāo)人體靠近。

更好地，所述智能機(jī)器人還包括：驅(qū)動(dòng)單元和行走單元，所述行走單元包括：驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述控制處理器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元控制驅(qū)動(dòng)輪行走，所述從動(dòng)輪位于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的對(duì)稱軸上。

更好地，所述從動(dòng)輪為萬(wàn)向輪。

更好地，還包括：避障裝置，所述避障裝置與控制處理器電性連接，所述控制處理器根據(jù)避障裝置發(fā)送的感知信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元控制行走單元帶動(dòng)智能機(jī)器人改變行進(jìn)路線。

更好地，所述避障裝置包括超聲波傳感器或紅外線傳感器。

本發(fā)明的智能機(jī)器人，通過(guò)圖像采集對(duì)跟隨目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟隨，系統(tǒng)布設(shè)和應(yīng)用方便，定位精度高，適用于室內(nèi)或室外等各種復(fù)雜環(huán)境。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一智能機(jī)器人邏輯結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二智能機(jī)器人邏輯結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一智能機(jī)器人邏輯結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，本發(fā)明提供一種智能機(jī)器人，包括：控制處理器11、存儲(chǔ)單元12、圖像采集單元13；所述存儲(chǔ)單元12和圖像采集單元13分別與所述控制處理器11電性連接；

由于家庭包括了多個(gè)家庭成員，智能機(jī)器人服務(wù)于多個(gè)用戶，在智能機(jī)器人工作過(guò)程中，為了更好地實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人更精確的跟隨目標(biāo)人體，所述圖像采集單元13獲取人臉圖像并發(fā)送給控制處理器11，所述控制處理器11通過(guò)所述存儲(chǔ)單元12讀取預(yù)存人臉圖像，并將采集的人臉圖像與預(yù)存人臉圖像進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)當(dāng)前用戶身份；具體地說(shuō)，在人臉識(shí)別的過(guò)程中，首先，控制處理器11根據(jù)獲取的人臉圖像進(jìn)行處理，處理成有獨(dú)特特征的黑白方塊數(shù)據(jù)，結(jié)合膚色以后可以將跟隨對(duì)象的面部生成一個(gè)唯一的數(shù)據(jù)圖像；而后，對(duì)該數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除圖像中復(fù)雜背景的干擾；而后，將采集的人臉信息進(jìn)行pca處理(principalcomponentanalysis，pca，主成分分析，是一種統(tǒng)計(jì)方法。通過(guò)正交變換將一組可能存在相關(guān)性的變量轉(zhuǎn)換為一組線性不相關(guān)的變量，轉(zhuǎn)換后的這組變量叫主成分)，即將三維圖像投影到二維數(shù)據(jù)空間，提取其中有特點(diǎn)的信息，然后進(jìn)行l(wèi)da處理，(lineardiscriminantanalysis，lda，線性判別分析，是在分類確定的條件下， 根據(jù)某一研究對(duì)象的各種特征值判別其類型歸屬問(wèn)題的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法。其基本原理是按照一定的判別準(zhǔn)則，建立一個(gè)或多個(gè)判別函數(shù)，用研究對(duì)象的大量資料確定判別函數(shù)中的待定系數(shù)，并計(jì)算判別指標(biāo)。據(jù)此即可確定某一樣本屬于何類)通過(guò)模糊處理最終確定人臉特征；而后，通過(guò)控制處理器11的識(shí)別，將實(shí)時(shí)采集的人臉信息和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器12中的人臉樣本進(jìn)行比較，鎖定與樣本最接近的人臉信息，以確認(rèn)當(dāng)前用戶身份。

進(jìn)一步地，所述圖像采集單元13獲取肢體動(dòng)作圖像(或者人體骨骼點(diǎn)圖像)，并發(fā)送給控制處理器11，所述控制處理器11讀取所述存儲(chǔ)單元12中多個(gè)動(dòng)作指令模板，并將獲取的動(dòng)作指令與每一個(gè)動(dòng)作指令模板進(jìn)行比較，根據(jù)相似度最高的動(dòng)作指令控制智能機(jī)器人做出該動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟或關(guān)閉動(dòng)作；在智能機(jī)器人1跟隨的過(guò)程中，所述圖像采集單元13獲取目標(biāo)人體的深度圖像和彩色圖像并發(fā)送給控制處理器11，所述控制處理器11對(duì)深度圖像和彩色圖像進(jìn)行處理后，得到目標(biāo)人體的空間位置數(shù)據(jù)，該控制處理器根據(jù)該空間位置數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人向目標(biāo)人體靠近。具體地說(shuō)，控制處理器11基于一種融合深度信息、色彩信息和預(yù)測(cè)信息的人體目標(biāo)跟蹤(計(jì)算機(jī))算法，該算法利用色彩信息和深度信息將連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法拓展到三維立體空間中，然后在三維空間中融合人體目標(biāo)的深度信息，同時(shí)利用卡爾曼(kalman)濾波器預(yù)測(cè)目標(biāo)的位置信息，消除圖像中復(fù)雜背景的干擾，最后在對(duì)應(yīng)的深度圖像中計(jì)算人體的質(zhì)心位置。為了使智能機(jī)器人1更精準(zhǔn)快速的跟隨目標(biāo)人體，控制處理11采用pid控制并結(jié)合m/t測(cè)速算法達(dá)到精準(zhǔn)快速的跟隨目標(biāo)人體，具體地說(shuō)：pid控制(比例(proportion)、積分(integral)、導(dǎo)數(shù)(derivative))：使用pid調(diào)節(jié)對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行修正，消除穩(wěn)態(tài)誤差。其中p是比例環(huán)節(jié)，起放大作用；i是積分環(huán)節(jié)，可以消除穩(wěn)態(tài)誤差；d是導(dǎo)數(shù)環(huán)節(jié)，可以加快系統(tǒng)的反應(yīng)；加入pid控制，可以讓系統(tǒng)在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)更加精準(zhǔn)、快速；m/t測(cè)速算法：該算法通過(guò)預(yù)置電機(jī)轉(zhuǎn)速大致輸出時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的實(shí)時(shí)性，通過(guò)光電編碼器脈沖計(jì)數(shù)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整來(lái)保證測(cè)量精度。

為了使智能機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中減少碰撞，智能機(jī)器人1還包括避障裝置15，所述避障裝置15包括：超聲波傳感器(圖中未示出)或紅外線傳感器(圖中未示出)，所述超聲波傳感器或紅外線傳感器發(fā)出感知信號(hào)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)會(huì)反饋的感知信號(hào)，超聲波傳感器或紅外線傳感器將該反饋回來(lái)的感知信號(hào)發(fā)送到控制處理器11中，控制器處理器11通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元16控制行走單元17帶動(dòng)智能機(jī)器人，在不偏離目標(biāo)追蹤方向的前提下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)路徑的改變，待超聲波或紅外線傳感器的反饋感知信號(hào)消失后，控制器處理器11通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元16控制行走單元17帶動(dòng)智能機(jī)器人回復(fù)到追蹤目標(biāo)的最佳驅(qū)動(dòng)路徑。

另外，智能機(jī)器人還可以通過(guò)另外一種方式避障，智能機(jī)器人還包括激光掃描器(圖中未示出)，通過(guò)激光掃描器，使智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)環(huán)境地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃功能的技術(shù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在智能機(jī)器人行走過(guò)程中，通過(guò)激光掃描器對(duì)所處環(huán)境(一定范圍的固定環(huán)境，比如家庭內(nèi))進(jìn)行掃描，掃描反饋信號(hào)輸入到控制處理器11中，經(jīng)過(guò)一種綜合的計(jì)算法方法形成環(huán)境地圖(環(huán)境地圖算法已是公知技術(shù))，同時(shí)控制處理器11自動(dòng)記錄智能機(jī)器人基于環(huán)境地圖坐標(biāo)的經(jīng)過(guò)路線，記憶在環(huán)境地圖中的識(shí)別點(diǎn)(需要人為控制機(jī)器人行走到特定目標(biāo)位置并輸入目標(biāo)信息，例如：驅(qū)動(dòng)到飲水機(jī)前，并讓機(jī)器人識(shí)別記憶此位置為“飲水機(jī)”)，在智能機(jī)器人學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，即可實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人對(duì)特定目標(biāo)(或給出的指令目標(biāo))進(jìn)行跟隨路徑規(guī)劃和優(yōu)化。

實(shí)施例二

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二智能機(jī)器人邏輯結(jié)構(gòu)框圖，如圖2所示，本發(fā)明還提供一種智能機(jī)器人，本實(shí)施例中的智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中的智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)基本一致，不同之處在于，在本實(shí)施例中，智能機(jī)器人1還包括：麥克風(fēng)14，所述麥克風(fēng)14與控制處理器11連接，所述控制處理器11通過(guò)麥克風(fēng)14獲取用戶發(fā)出的語(yǔ)音指令后，讀取所述存儲(chǔ)單元12中多個(gè)語(yǔ)音指令模板，并將獲取的語(yǔ)音指令與每一個(gè)語(yǔ)音指令模板進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)相似度最高的語(yǔ)音指令控制智能機(jī)器人1做出該語(yǔ)音相對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟、關(guān)閉、媒體播放、到達(dá)指定地點(diǎn)或取物等動(dòng)作。