基于三維機(jī)器視覺(jué)的智能家庭服務(wù)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提供家庭服務(wù)的機(jī)器人裝置，尤其是能提供智能取物和老年人跌倒監(jiān)護(hù)家用的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的家用機(jī)器人只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的家庭衛(wèi)生打掃，并沒(méi)有視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)等多感官系統(tǒng)的加入，所能提供的功能有限，并不能稱之為智能型機(jī)器人。在監(jiān)護(hù)方面，目前沒(méi)有非侵入式產(chǎn)品可以提供跟隨監(jiān)護(hù)的功能；在取物方面，目前的取物機(jī)器人準(zhǔn)確度與靈活性較差。
[0003]RGB-D傳感器的出現(xiàn)為人的姿態(tài)識(shí)別和物體的分割定位帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，在姿態(tài)識(shí)別方面，它可以獲取人體骨架信息，包括部分手勢(shì)，從而可以實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的識(shí)別以及手勢(shì)理解，比如手語(yǔ)識(shí)別，而家用機(jī)器人的發(fā)展也受其影響，有一些機(jī)器人研究開(kāi)始采用RGB-D傳感器作為機(jī)器人的視覺(jué)。但在智能家用服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，包括自跟隨的監(jiān)護(hù)和準(zhǔn)確的物品抓取方面仍有許多問(wèn)題需要研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了彌補(bǔ)當(dāng)前為大眾所知的家庭機(jī)器人、老人監(jiān)護(hù)設(shè)備及機(jī)器人取物的不足，本發(fā)明提供一種新型的智能機(jī)器人，該智能機(jī)器人不僅能對(duì)老人進(jìn)行跟隨監(jiān)護(hù)，而且能方便的幫助拿取物品。
[0005]本發(fā)明通過(guò)為機(jī)器人增加三維機(jī)器視覺(jué)及相應(yīng)的軟件、語(yǔ)音識(shí)別及相應(yīng)軟件和機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)了使機(jī)器人可以對(duì)目標(biāo)人進(jìn)行跟隨監(jiān)護(hù)，亦可根據(jù)語(yǔ)音及用戶手勢(shì)確定目標(biāo)物體所在并將其取回。
[0006]為實(shí)現(xiàn)對(duì)人的監(jiān)護(hù)本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:使用帶有采集深度信息的三維視頻攝像頭，取得“視野”范圍內(nèi)的所有像素點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)及帶顏色的圖像信息，通進(jìn)先進(jìn)的軟件和高性能內(nèi)置計(jì)算機(jī)分析被監(jiān)護(hù)人的運(yùn)動(dòng)行為。在被監(jiān)護(hù)人移動(dòng)時(shí)及時(shí)跟隨，對(duì)意外跌倒做出及時(shí)報(bào)警(*)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的取物本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:通過(guò)特殊的命令格式來(lái)對(duì)機(jī)器人下命令，該命令包含兩個(gè)必須部分(A項(xiàng)和B項(xiàng))和不定數(shù)量的可選部分(CD為可選項(xiàng)):A目標(biāo)方向+B目標(biāo)名稱+C目標(biāo)顏色+D目標(biāo)距離。其中A項(xiàng)通過(guò)使用者手勢(shì)指向來(lái)取得，BCD項(xiàng)均為語(yǔ)音命令。命令舉例:手指向2點(diǎn)鐘方向，口述“蘋(píng)果，紅色”。
[0008]*注:報(bào)警方式包括但不限于聲音、燈光、短信、電話、網(wǎng)絡(luò)。
[0009]本發(fā)明的有益效果是，可以在不過(guò)分增加系統(tǒng)復(fù)雜性的條件下，提高家用機(jī)器人的實(shí)用性，通過(guò)新技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)家用機(jī)器人的功能。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明跟隨監(jiān)護(hù)的基本流程圖。
[0011]圖2是本發(fā)明取物的基本流程。
[0012]圖3是本發(fā)明全向移動(dòng)平臺(tái)的示意。
【具體實(shí)施方式】
[0013]( 1)姿態(tài)采集和處理模塊
三維立體視覺(jué)動(dòng)態(tài)采集及分析。采用三維立體視覺(jué)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)建立與識(shí)別，尤其是對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)識(shí)別功能。識(shí)別三維圖中的骨架信息并返回關(guān)鍵關(guān)節(jié)坐標(biāo)，再通過(guò)各關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)與時(shí)間結(jié)合判斷目標(biāo)姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。該模塊流程圖為圖2。
[0014](2)通訊模塊
上位機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與人通訊，上位機(jī)裝有WIFI模塊與GSM無(wú)線模塊，在老人發(fā)生猝倒時(shí)通過(guò)可及時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或短信向老人子女等發(fā)送求救信息。
[0015](3)跟隨追蹤及跌倒監(jiān)護(hù)模塊
處理數(shù)據(jù)采集模塊返回的數(shù)據(jù)，分析目標(biāo)人與機(jī)器人的相對(duì)位置進(jìn)而控制機(jī)器人行動(dòng)。在機(jī)器人處于跟隨監(jiān)護(hù)狀態(tài)時(shí)，不斷循環(huán)調(diào)用該模塊使機(jī)器人總能夠與人保持一定距離，即成功跟隨。同時(shí)若在跟隨過(guò)程中觀察到被監(jiān)護(hù)人發(fā)生跌倒，機(jī)器人將通過(guò)聲音、網(wǎng)絡(luò)、短信等方式報(bào)警通知家人。該模塊流程圖為圖1。
[0016](4)機(jī)器人移動(dòng)與機(jī)械臂模塊
該模塊有單獨(dú)MCU控制電氣機(jī)械設(shè)備，接收機(jī)器人中央處理器的指令控制機(jī)器人移動(dòng)和機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人，其特征在于是一種可移動(dòng)監(jiān)護(hù)目標(biāo)，亦可以根據(jù)命令拿取物品:基于三維機(jī)器視覺(jué)的智能家庭服務(wù)機(jī)器人。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述的命令由語(yǔ)音和手勢(shì)兩者構(gòu)成，且兩者的互相依賴。3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述的監(jiān)護(hù)基于三維視覺(jué)的骨架及目標(biāo)識(shí)別，準(zhǔn)確實(shí)率高，記錄數(shù)據(jù)量小，記錄場(chǎng)景可原性強(qiáng)。4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述的移動(dòng)基于麥克納姆輪四輪全向移動(dòng)系統(tǒng)，移動(dòng)迅速，行動(dòng)靈活，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三維視覺(jué)的家庭服務(wù)機(jī)器人，尤其涉及一種監(jiān)護(hù)目標(biāo)和按命令拿取物品的方法。利用RGB-D傳感器，識(shí)別目標(biāo)骨架與姿態(tài)并實(shí)時(shí)記錄，在目標(biāo)出現(xiàn)意外跌倒的時(shí)候做出報(bào)警動(dòng)作，本發(fā)明記錄的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于記錄視頻圖像，可還原意外跌倒時(shí)的場(chǎng)景。同樣利于RGB-D傳感器可以識(shí)別用戶手勢(shì)指示方向，得到待取物品的大致角坐標(biāo)，配合語(yǔ)音命令，既可快速準(zhǔn)確拿取物品。平臺(tái)使用麥克納姆輪全向移動(dòng)平臺(tái)，可以在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)各種軌跡的跟隨移動(dòng)。
【IPC分類(lèi)】B25J9/16, B25J19/04, B25J9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105364915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510912378
【發(fā)明人】王慶祥, 孫兆政, 段延娟
【申請(qǐng)人】齊魯工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日