超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置制造方法
【專利摘要】超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置，它涉及一種障礙物識別裝置，具體涉及一種超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)障礙物識別裝置容易受條件或物體顏色影響，導致判斷的準確性下降的問題。本發(fā)明包括攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器、超聲傳感器組件和位姿傳感器，攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器均安裝在車體前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體內，攝像頭的圖像信息輸出端、紅外傳感器的紅外信號輸出端、傳聲器的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計算機的信號輸入端連接。本發(fā)明用于進行障礙物識別。
【專利說明】超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種障礙物識別裝置，具體涉及一種超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展和機器人技術的發(fā)展，人們對機器人的需求越來越大，要求也越來越高。機器人朝著小型化、高精化、靈敏化、輕型化發(fā)展，機器人的自主識別能力成為了人們研究探索的主要課題。目前對于機器人的障礙物識別方法主要以雙目視覺為主，通過兩眼的攝像頭來判斷物體和障礙物的位置和方向，但是在有些情況下，例如地震救援和礦難救援等，環(huán)境條件很惡劣，空氣中存在大量灰塵和污物，傳統(tǒng)設備局限性就出現了，容易受條件或物體的顏色所影響，而失去了判斷的準確性。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)障礙物識別裝置容易受條件或物體顏色影響，導致判斷的準確性下降的問題，進而提出超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案:本發(fā)明包括攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器、超聲傳感器組件和位姿傳感器，攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器均安裝在車體前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體內，攝像頭的圖像信息輸出端、紅外傳感器的紅外信號輸出端、傳聲器的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計算機的信號輸入端連接。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能很好的處理環(huán)境中存在大量灰塵和污物，以及物體顏色材料的變化所帶來的影響，并且為避障算法及路徑規(guī)劃提供依據，使搜索機器人在復雜惡劣條件下能平穩(wěn)前進。使用單目視覺，降低成本和程序處理的難度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖，圖2是本發(fā)明的俯視剖視圖，圖3是五個超聲傳感器的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0007]【具體實施方式】一:結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置包括攝像頭1、紅外光源2、紅外傳感器3、傳聲器4、超聲傳感器組件和位姿傳感器5，攝像頭1、紅外光源2、紅外傳感器3、傳聲器4均安裝在車體6前端端面上 ，所述超聲傳感組件固定安裝車體6內，攝像頭I的圖像信息輸出端、紅外傳感器3的紅外信號輸出端、傳聲器4的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計算機的信號輸入端連接。
[0008]本實施方式中位姿傳感器5由電子羅盤、陀螺儀和加速度計組成，它可以提供包括3D方位角、3D加速度、3D角速度、3D地磁場以及溫度。
[0009]【具體實施方式】二:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置的超聲傳感組件包括第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器
8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11，第一超聲傳感器7和第五超聲傳感器11在水平面呈一字型設置，第二超聲傳感器8和第四超聲傳感器10呈V字形設置，第三超聲傳感器9設置在第二超聲傳感器8與第四超聲傳感器10之間，第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11位于同一水平面。
[0010]本實施方式的技術效果是:如此設置，使探測范圍最大化，根據不同位置和角度的傳感器數據，可以計算出目標區(qū)域內障礙物的位置。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0011]【具體實施方式】三:結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置的第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11均為圓柱體,第一超聲傳感器7的軸線與第五超聲傳感器11的軸線重合，第二超聲傳感器8的軸線與第一超聲傳感器7的軸線之間的夾角為45°，第四超聲傳感器10的軸線與第五超聲傳感器11的軸線之間的夾角為45°，第三超聲傳感器9的軸線與第一超聲傳感器7的軸線垂直。
[0012]本實施方式的技術效果是:如此設置，使探測范圍最大化，根據不同位置和角度的傳感器數據，可以計算出目標區(qū)域內障礙物的位置。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0013]【具體實施方式】四:結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置的第一超聲傳感器7頭部端與第五超聲傳感器11頭部端之間的距離LI為200mm，第二超聲傳感器8頭部端與第一超聲傳感器7軸線之間的距離L2為80mm,第三超聲傳感器9頭部端與第一超聲傳感器7軸線之間的距離L3為180mm。
[0014]本實施方式的技術效果是:如此設置，使探測范圍最大化，根據不同位置和角度的傳感器數據，可以計算出目標區(qū)域內障礙物的位置。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0015]工作原理
[0016]本發(fā)明利用單目視覺的光流計算對機器人自身的運動進行估計。主要根據近前下方的單目視覺信息進行運動估計，所分析的畫面區(qū)域為前下方的地面區(qū)域。進行障礙物識別時，首先進行近前下方地平假設，即假設該地面區(qū)域為相對應平整的地面，該區(qū)域不存在障礙物，地面凹凸程度不影響機器人正常平穩(wěn)運行；以分析區(qū)域內的強角點檢測數量為判別標準，要求該區(qū)域達到設定閾值的強角點數量大于或等于1，然后取其中最強角點進行計算；計算得到光流值，根據圖像平面近前下方地面區(qū)域內點所對應的光流值可以計算出攝像頭I的前進速度。
[0017]由于光流計算需要從兩幅或多福差別很小的動態(tài)圖像序列中求得，動態(tài)圖像序列的取得需要攝像頭I在移動過程中采集不同位置上的圖像。機器人上的攝像頭I的移動有兩種方式:一種是機器人行進間采集圖像序列，另一種是機器人停止時通過機器人的自身擺動采集圖像序列。[0018]對于采集到的紅外視覺圖像，按其大小建立相應的視景障礙物圖。在平面地形進行探測的情況下，當超聲探頭組件探測到障礙物時，攝像頭I獲得的圖像下方為底地面區(qū)，
即機器人前方腳下延伸至障礙物的地面，可以算得該地面區(qū)的高度為:
【權利要求】
1.超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置，其特征在于:所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置包括攝像頭(I)、紅外光源(2)、紅外傳感器(3)、傳聲器(4)、超聲傳感器組件和位姿傳感器(5)，攝像頭(I)、紅外光源(2)、紅外傳感器(3)、傳聲器(4)均安裝在車體(6)前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體(6)內，攝像頭(I)的圖像信息輸出端、紅外傳感器(3)的紅外信號輸出端、傳聲器(4)的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計算機的信號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置，其特征在于:所述超聲傳感組件包括第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)，第一超聲傳感器(7)和第五超聲傳感器(11)在水平面呈一字型設置，第二超聲傳感器(8)和第四超聲傳感器(10)呈V字形設置，第三超聲傳感器(9)設置在第二超聲傳感器(8)與第四超聲傳感器(10)之間，第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)位于同一水平面。
3.根據權利要求2所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置，其特征在于:第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)均為圓柱體，第一超聲傳感器(7 )的軸線與第五超聲傳感器(11)的軸線重合，第二超聲傳感器(8)的軸線與第一超聲傳感器(7)的軸線之間的夾角為45°，第四超聲傳感器(10)的軸線與第五超聲傳感器(11)的軸線之間的夾角為45°，第三超聲傳感器(9)的軸線與第一超聲傳感器(7)的軸線垂直。
4.根據權利要求2所述超聲與單目視覺傳感器結合的障礙物識別裝置，其特征在于:第一超聲傳感器(7)頭部端與第五超聲傳感器(11)頭部端之間的距離(LI)為200mm，第二超聲傳感器(8)頭部端與第一超聲傳感器(7)軸線之間的距離(L2)為80mm，第三超聲傳感器(9)頭部端與第一超聲傳感器(7)軸線之間的距離(L3)為180mm。
【文檔編號】G01V1/00GK103744110SQ201410035294
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2014年1月24日
【發(fā)明者】朱延河, 高永生, 趙杰, 張國安 申請人:哈爾濱工業(yè)大學