一種電子電路中的巡線方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子電路中的巡線方法，該方法包括：1)提供控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外線光電傳感器、局清攝像設(shè)備、圖像處理設(shè)備和飛思卡爾IMX6處理器，紅外線光電傳感器用于檢測(cè)巡線軌跡，高清攝像設(shè)備用于采集巡線機(jī)器人的前方圖像，圖像處理設(shè)備用于對(duì)前方圖像進(jìn)行圖像處理，飛思卡爾IMX6處理器與紅外線光電傳感器和圖像處理設(shè)備分別連接，以基于巡線軌跡檢測(cè)結(jié)果和圖像處理結(jié)果控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，巡線為設(shè)置在地面上的具有預(yù)設(shè)顏色的引導(dǎo)條帶；以及2)使用控制系統(tǒng)進(jìn)行巡線。通過(guò)本發(fā)明，能夠準(zhǔn)確控制巡線機(jī)器人的行進(jìn)軌跡，并能夠自動(dòng)識(shí)別出前方目標(biāo)的類型，以確定巡線機(jī)器人的下一步操作。
【專利說(shuō)明】一種電子電路中的巡線方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種電子電路中的巡線方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品引入電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)時(shí)，就形成所謂的新 一代機(jī)電一體化產(chǎn)品。典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品體現(xiàn)了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的 有機(jī)結(jié)合，幾種多種高新技術(shù)，并把多種功能集成在一起，在市場(chǎng)上具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 機(jī)電一體化是機(jī)械、微電子、控制、計(jì)算機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，起發(fā)展和進(jìn)步有 賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。其主要發(fā)展方向?yàn)閿?shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、 微型化、集成化、帶源化和綠色化。機(jī)電產(chǎn)品高性能一般包含高速、高精度、高效率和高可靠 性，人工智能在機(jī)電一體化技術(shù)中的研究日益得到重視，機(jī)器人的智能化就是機(jī)電一體化 技術(shù)的重要應(yīng)用。
[0003] 巡線機(jī)器人是機(jī)器人的一種，智能巡線機(jī)器人的產(chǎn)生已有數(shù)十年的歷史，他被人 們用于各種機(jī)器人賽事和預(yù)定路徑的工業(yè)檢測(cè)中。智能巡線機(jī)器人是在針對(duì)特定的場(chǎng)地， 找到適合自身機(jī)械特點(diǎn)的定位方法，通過(guò)不斷調(diào)整到達(dá)目標(biāo)，最終完成設(shè)定的任務(wù)。如何采 用簡(jiǎn)潔、快速、穩(wěn)定的控制方法和檢測(cè)設(shè)備是機(jī)器人的關(guān)鍵。他是在深色地面上放置預(yù)設(shè)顏 色的引導(dǎo)線，例如白色，特點(diǎn)是地面必須與引導(dǎo)線呈鮮明對(duì)比。機(jī)器人通過(guò)傳感器循跡，實(shí) 時(shí)反映巡線信息直到CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求停止循跡。一般的工廠不可能絕對(duì)無(wú)障礙物，為了 避免機(jī)器人碰撞損傷，機(jī)器人需具有蔽障能力和終點(diǎn)停止的功能。
[0004] 然而，現(xiàn)有技術(shù)中的智能巡線機(jī)器人，通常只設(shè)置數(shù)個(gè)紅外線光電傳感單元用于 檢測(cè)巡線，對(duì)巡線的檢測(cè)效率不高，嚴(yán)重影響了巡線機(jī)器人追尋巡線的走位，同時(shí)，缺乏對(duì) 檢測(cè)目標(biāo)和障礙物的分別對(duì)待的處理機(jī)制，也無(wú)法根據(jù)障礙物的大小制定不同的避讓方 案，從而導(dǎo)致后方控制平臺(tái)對(duì)巡線機(jī)器人的操作過(guò)于頻繁。
[0005] 因此，需要一種電子電路中的巡線方法，能夠提高巡線機(jī)器人的巡線效率，保證機(jī) 器人嚴(yán)格遵循預(yù)定軌跡行走，另外，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)前方目標(biāo)的類型識(shí)別和尺寸識(shí)別，以根據(jù)識(shí) 別結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行不同的預(yù)設(shè)操作，減少后方控制平臺(tái)的工作量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種電子電路中的巡線方法，增加更多的紅外 線光電傳感單元以提高巡線精度，采用超聲波傳感器以檢測(cè)前方目標(biāo)距離，并在前方目標(biāo) 距離較短的情況下，方啟動(dòng)圖像采集設(shè)備和圖像處理設(shè)備對(duì)采集到的前方圖像實(shí)現(xiàn)目標(biāo)類 型識(shí)別，從而決定巡線機(jī)器人的操作模式，減少后方控制平臺(tái)的人為介入，提高巡線機(jī)器人 的工作效率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種電子電路中的巡線方法，該方法包括：1)提供 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外線光電傳感器、高清攝像設(shè)備、圖像處理 設(shè)備和飛思卡爾IMX6處理器，所述紅外線光電傳感器用于檢測(cè)巡線軌跡，所述高清攝像設(shè) 備用于采集所述巡線機(jī)器人的前方圖像，所述圖像處理設(shè)備用于對(duì)所述前方圖像進(jìn)行圖像 處理，所述飛思卡爾IMX6處理器與所述紅外線光電傳感器和所述圖像處理設(shè)備分別連接， 以基于巡線軌跡檢測(cè)結(jié)果和圖像處理結(jié)果控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述巡線為設(shè)置在地面 上的具有預(yù)設(shè)顏色的引導(dǎo)條帶；以及2)使用所述控制系統(tǒng)進(jìn)行巡線。
[0008] 更具體地，在所述基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)中，所述控制系統(tǒng)還包括 超聲波傳感器，位于所述巡線機(jī)器人的正前方，包括超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元和邏 輯運(yùn)算單元，所述超聲波發(fā)射單元用于發(fā)射超聲波，所述超聲波接收單元用于接收經(jīng)過(guò)前 方目標(biāo)反射回來(lái)的超聲波，所述邏輯運(yùn)算單元與所述超聲波發(fā)射單元和所述超聲波接收單 元分別連接，用于基于超聲波發(fā)射接收時(shí)間差和超聲波傳播速率，計(jì)算前方目標(biāo)距離所述 巡線機(jī)器人的目標(biāo)距離；存儲(chǔ)設(shè)備，預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)，所述目標(biāo)特征類型數(shù) 據(jù)庫(kù)保存了每一種目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征，所述存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)上限灰度閾 值、目標(biāo)下限灰度閾值、預(yù)定目標(biāo)距離閾值、預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型、預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值和預(yù)設(shè) 目標(biāo)長(zhǎng)度閾值，所述目標(biāo)上限灰度閾值和所述目標(biāo)下限灰度閾值用于將圖像中的目標(biāo)和背 景分離；所述紅外線光電傳感器設(shè)置在所述巡線機(jī)器人的底部，由兩排光電傳感單元組成， 所述兩排光電傳感單元分別設(shè)置在所述巡線機(jī)器人行走方向的兩側(cè)，每一個(gè)光電傳感單元 在檢測(cè)到巡線時(shí)輸出低電平，在未檢測(cè)到巡線時(shí)輸出高電平；所述高清攝像設(shè)備設(shè)置在所 述巡線機(jī)器人的正前方；所述圖像處理設(shè)備由圖像預(yù)處理單元、圖像分割單元、圖像識(shí)別單 元和尺寸計(jì)算單元組成，所述圖像預(yù)處理單元連接所述高清攝像設(shè)備，用于對(duì)所述前方圖 像依次進(jìn)行圖像對(duì)比度增強(qiáng)和圖像小波濾波，以輸出預(yù)處理圖像，所述圖像分割單元與所 述圖像預(yù)處理單元連接，用于將所述預(yù)處理圖像中灰度值在目標(biāo)上限灰度閾值和目標(biāo)下限 灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成目標(biāo)子圖像，將所述目標(biāo)子圖像從所述預(yù)處理圖像中劃分 出來(lái)，所述圖像識(shí)別單元與所述圖像分割單元和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于識(shí)別所述目 標(biāo)子圖像中的目標(biāo)特征，并將識(shí)別到的目標(biāo)特征與所述目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一種目 標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征進(jìn)行匹配，以查找到識(shí)別到的目標(biāo)特征所對(duì)應(yīng)的前方目標(biāo)類型，所 述尺寸計(jì)算單元與所述圖像分割單元連接，用于基于所述目標(biāo)子圖像計(jì)算目標(biāo)高度和目標(biāo) 長(zhǎng)度；無(wú)線通信接口，與遠(yuǎn)端控制平臺(tái)無(wú)線連接，用于與所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)進(jìn)行雙向信號(hào)通 信；所述飛思卡爾IMX6處理器與所述紅外線光電傳感器、所述圖像處理設(shè)備、所述超聲波 傳感器、所述存儲(chǔ)設(shè)備、所述高清攝像設(shè)備和所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別連接，基于所述紅外線 光電傳感器中各個(gè)光電傳感單元的輸出電平控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方向；所述飛思 卡爾MX6處理器在所述目標(biāo)距離小于等于預(yù)定目標(biāo)距離閾值時(shí)，啟動(dòng)所述高清攝像設(shè)備 和所述圖像處理器，并在所述前方目標(biāo)類型非預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟動(dòng)障礙物避讓模式， 在所述前方目標(biāo)類型是預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟動(dòng)機(jī)器人處理模式；其中，在所述障礙物避 讓模式中，所述飛思卡爾頂X6處理器在所述目標(biāo)高度小于等于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值，向所述 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出跨越指令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度小于 等于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值時(shí)，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出繞行指令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù)設(shè) 目標(biāo)高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值時(shí)，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出等待指 令，并向無(wú)線通信接口發(fā)出需求控制信號(hào)；在所述機(jī)器人處理模式中，所述飛思卡爾IMX6 處理器接收通過(guò)所述無(wú)線通信接口轉(zhuǎn)發(fā)的、所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)的控制信號(hào)，以控制所述巡 線機(jī)器人對(duì)前方目標(biāo)的操作。
[0009] 更具體地，在所述基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)中，所述存儲(chǔ)設(shè)備、所述圖 像處理設(shè)備和所述飛思卡爾IMX6處理器都位于所述巡線機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，所述無(wú)線 通信接口位于所述巡線機(jī)器人的外殼前端上。
[0010] 更具體地，在所述基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)中，所述控制系統(tǒng)還包括 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，在所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制下為所述巡檢機(jī) 器人提供動(dòng)力。
[0011] 更具體地，在所述基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)中，所述兩排光電傳感單 元中，每排光電傳感單元的數(shù)量相等，均為10個(gè)。
[0012] 更具體地，在所述基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)中，所述高清攝像設(shè)備所 采集的前方圖像的分辨率為1280X720。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中：
[0014] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn) 行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 巡線機(jī)器人，指的是以移動(dòng)機(jī)器人作為載體，以可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱成像儀、其 他檢測(cè)儀器作為載荷系統(tǒng)，以機(jī)器視覺(jué)-電磁場(chǎng)-GPS-GIS的多場(chǎng)信息融合作為機(jī)器人自主 移動(dòng)與自主巡檢的導(dǎo)航系統(tǒng)，以嵌入式計(jì)算機(jī)作為控制系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。巡線機(jī)器 人具有障礙物檢測(cè)、自主作業(yè)規(guī)劃、自主越障、對(duì)輸電線路及其線路走廊自主巡檢、巡檢圖 像和數(shù)據(jù)的機(jī)器人本體自動(dòng)存儲(chǔ)與遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸、地面遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控與遙控、電能在線實(shí) 時(shí)補(bǔ)給、后臺(tái)巡檢作業(yè)管理與分析診斷等功能。
[0017] 在涉及巡線機(jī)器人的控制系統(tǒng)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)。
[0018] 首先，為了該機(jī)器人可以用于不同場(chǎng)合，引導(dǎo)線的顏色需要與地面的顏色成鮮明 對(duì)比，選擇的傳感器，必須能夠可靠地識(shí)別出淺色引導(dǎo)線和深色地板。因?yàn)閭鞲衅魇菣C(jī)器人 的眼睛,需要選擇效果很好的傳感器，才能給機(jī)器人一雙明亮的眼睛，將檢測(cè)到的高低電平 傳送給控制系統(tǒng)。
[0019]其次，在于傳感器的布局策略制定。在布置傳感器的過(guò)程中，需要考慮到機(jī)器人底 盤的外形和驅(qū)動(dòng)方法，充分考慮到機(jī)器人在行進(jìn)時(shí)可能遇到的各種情況，在調(diào)整過(guò)程中是 否可能會(huì)讓所有傳感器偏離出檢測(cè)物體，使得巡線失敗。要考慮機(jī)器人直走和轉(zhuǎn)彎等狀態(tài) 可能產(chǎn)生的各種情況。
[0020]還有，需要選擇適合的主控制器。因?yàn)橹骺刂破鞯妮斎肓砍擞糜谘簿€的光電傳 感器信號(hào)以外，還包括用超聲波傳感器檢測(cè)有無(wú)障礙物和是否到達(dá)目的地；輸出量主要是 電機(jī)需要提供的控制信號(hào)的個(gè)數(shù)等。除了端口選擇的要求外，還應(yīng)該滿足主控制器的運(yùn)行 速度較高，處理信息及時(shí)穩(wěn)定，以及友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。
[0021]本發(fā)明的基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地控制所述機(jī)器人嚴(yán)格 按照巡線前進(jìn)，同時(shí)采用基于圖像處理的目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，能夠根據(jù)前方目標(biāo)類型智能地確 定機(jī)器人的操作方案，而且，只有在超聲波傳感器檢測(cè)到前方目標(biāo)在預(yù)定距離內(nèi)時(shí)，才啟動(dòng) 目標(biāo)識(shí)別，為巡檢機(jī)器人減少了電能消耗。
[0022] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 方框圖，所述控制系統(tǒng)包括超聲波傳感器1、紅外線光電傳感器2、高清攝像設(shè)備3、圖像處 理設(shè)備4、飛思卡爾IMX6處理器5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6、存儲(chǔ)設(shè)備7、無(wú)線通信接口 8和供電設(shè) 備9,所述飛思卡爾頂X6處理器5和所述超聲波傳感器1、所述紅外線光電傳感器2、所述高 清攝像設(shè)備3、所述圖像處理設(shè)備4、所述飛思卡爾頂X6處理器5、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6、所 述存儲(chǔ)設(shè)備7、所述無(wú)線通信接口 8和所述供電設(shè)備9分別連接。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6用于 驅(qū)動(dòng)所述巡線機(jī)器人的電機(jī)以控制所述巡線機(jī)器人的行動(dòng)方向。所述供電設(shè)備9用于為所 述巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)提供電源供應(yīng)。
[0023] 接著，對(duì)本發(fā)明的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更具體的說(shuō)明。
[0024] 所述超聲波傳感器1，位于所述巡線機(jī)器人的正前方，包括超聲波發(fā)射單元、超聲 波接收單元和邏輯運(yùn)算單元，所述超聲波發(fā)射單元用于發(fā)射超聲波，所述超聲波接收單元 用于接收經(jīng)過(guò)前方目標(biāo)反射回來(lái)的超聲波，所述邏輯運(yùn)算單元與所述超聲波發(fā)射單元和所 述超聲波接收單元分別連接，用于基于超聲波發(fā)射接收時(shí)間差和超聲波傳播速率，計(jì)算前 方目標(biāo)距離所述巡線機(jī)器人的目標(biāo)距離。
[0025] 所述紅外線光電傳感器2,用于檢測(cè)巡線軌跡，所述巡線為設(shè)置在地面上的具有預(yù) 設(shè)顏色的引導(dǎo)條帶，所述紅外線光電傳感器2設(shè)置在所述巡線機(jī)器人的底部，由兩排光電 傳感單元組成，所述兩排光電傳感單元分別設(shè)置在所述巡線機(jī)器人行走方向的兩側(cè)，每一 個(gè)光電傳感單元在檢測(cè)到巡線時(shí)輸出低電平，在未檢測(cè)到巡線時(shí)輸出高電平。
[0026] 所述高清攝像設(shè)備3用于采集所述巡線機(jī)器人的前方圖像，設(shè)置在所述巡線機(jī)器 人的正前方。
[0027] 所述圖像處理設(shè)備4與所述高清攝像設(shè)備3連接，所述圖像處理設(shè)備4由圖像預(yù) 處理單元、圖像分割單元、圖像識(shí)別單元和尺寸計(jì)算單元組成，所述圖像預(yù)處理單元連接所 述高清攝像設(shè)備3,用于對(duì)所述前方圖像依次進(jìn)行圖像對(duì)比度增強(qiáng)和圖像小波濾波，以輸出 預(yù)處理圖像，所述圖像分割單元與所述圖像預(yù)處理單元連接,用于將所述預(yù)處理圖像中灰 度值在目標(biāo)上限灰度閾值和目標(biāo)下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成目標(biāo)子圖像，將所述 目標(biāo)子圖像從所述預(yù)處理圖像中劃分出來(lái)，所述圖像識(shí)別單元與所述圖像分割單元和所述 存儲(chǔ)設(shè)備7分別連接，用于識(shí)別所述目標(biāo)子圖像中的目標(biāo)特征，并將識(shí)別到的目標(biāo)特征與 所述目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一種目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征進(jìn)行匹配，以查找到識(shí)別到 的目標(biāo)特征所對(duì)應(yīng)的前方目標(biāo)類型，所述尺寸計(jì)算單元與所述圖像分割單元連接，用于基 于所述目標(biāo)子圖像計(jì)算目標(biāo)高度和目標(biāo)長(zhǎng)度。
[0028] 所述存儲(chǔ)設(shè)備7中預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)，所述目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)保 存了每一種目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征，所述存儲(chǔ)設(shè)備7還預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)上限灰度閾值、 目標(biāo)下限灰度閾值、預(yù)定目標(biāo)距離閾值、預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型、預(yù)設(shè)目標(biāo)髙度閾值和預(yù)設(shè)目標(biāo) 長(zhǎng)度閾值，所述目標(biāo)上限灰度閾值和所述目標(biāo)下限灰度閾值用于將圖像中的目標(biāo)和背景分 離。
[0029] 所述無(wú)線通信接口 8與遠(yuǎn)端控制平臺(tái)無(wú)線連接，用于與所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)進(jìn)行雙 向信號(hào)通信。
[0030] 所述飛思卡爾IMX6處理器5的控制包括，基于所述紅外線光電傳感器2中各個(gè)光 電傳感單元的輸出電平控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6的驅(qū)動(dòng)方向。
[0031] 所述飛思卡爾IMX6處理器5在接收到的所述目標(biāo)距離小于等于預(yù)定目標(biāo)距離閾 值時(shí)，啟動(dòng)所述高清攝像設(shè)備3和所述圖像處理器4,所述飛思卡爾IMX6處理器5在所述高 清攝像設(shè)備3和所述圖像處理器4工作后，當(dāng)所述前方目標(biāo)類型非預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟 動(dòng)障礙物避讓模式，在所述前方目標(biāo)類型是預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟動(dòng)機(jī)器人處理模式。
[0032] 其中，在所述障礙物避讓模式中，所述飛思卡爾IMX6處理器5在所述目標(biāo)高度小 于等于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6發(fā)出跨越指令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù) 設(shè)目標(biāo)高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度小于等于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值時(shí)，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6發(fā) 出繞行指令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾 值時(shí)，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6發(fā)出等待指令，并向無(wú)線通信接口 8發(fā)出需求控制信號(hào)；在所 述機(jī)器人處理模式中，所述飛思卡爾頂X6處理器5接收通過(guò)所述無(wú)線通信接口 8轉(zhuǎn)發(fā)的、 所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)的控制信號(hào)，以控制所述巡線機(jī)器人對(duì)前方目標(biāo)的操作。
[0033] 其中，基于用戶的選擇，所述存儲(chǔ)設(shè)備7、所述圖像處理設(shè)備4和所述飛思卡爾 頂X6處理器5都可以位于所述巡線機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，所述無(wú)線通信接口 8可位于所述 巡線機(jī)器人的外殼前端上，所述控制系統(tǒng)還可以包括直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路6連接，在所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6的控制下為所述巡檢機(jī)器人提供動(dòng)力，所述兩排光電傳感 單元中，每排光電傳感單元的數(shù)量相等，均選為1〇個(gè)，所述高清攝像設(shè)備3所采集的前方圖 像的分辨率可為1280X 72〇。
[0034] 另外，超聲波傳感器是1利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振 動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，他具有頻率高、波 長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體 的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，他可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì) 或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波 檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
[0035] 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率 超聲探頭多作探測(cè)作用。他可以有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、 表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭發(fā)射、一個(gè)探頭接收）等。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許 多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能并不相同。
[0036] 另外，飛思卡爾的IMX6處理器5是基于ARM Cortex-A9架構(gòu)的高擴(kuò)展性多核系列 應(yīng)用處理器，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，提供了可供選擇的單核、雙核和四核產(chǎn)品供客戶選擇。 頂X6系列的單核、雙核和四核實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)了硬件可擴(kuò)展，軟件和引腳完全兼容。i. MX 6 四核系列通過(guò)提供運(yùn)行速度達(dá)到1· 2GHz的四個(gè)ARM Cortex-A9的內(nèi)核，并結(jié)合集成的3D圖 形單元和1080p編碼/解碼視頻引擎，同時(shí)提供了電源管理功能以支持350mW的1080p視 頻回放，從而解決了多核處理器無(wú)法在電池供電場(chǎng)景下的應(yīng)用。頂X6采用了成熟的40納米 工藝制程，擁有1MB二級(jí)緩存，支持1080P 6〇fps解碼，并且可以進(jìn)行10S0P 30fps編碼，同 時(shí)還可以在高清模式下播放3D視頻，他還可以同時(shí)管理用于3D立體拍攝的雙攝像頭，擁有 獨(dú)立的2D和頂點(diǎn)加速引擎。
[0037] 采用本發(fā)明的基于圖像識(shí)別的巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有巡線機(jī)器人控制系 統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行高精度巡線以及目標(biāo)識(shí)別智能化不高的技術(shù)問(wèn)題，增加多個(gè)光電傳感單元以提 高巡線精度，增加基于圖像識(shí)別的圖像處理技術(shù)，對(duì)前方目標(biāo)進(jìn)行障礙物檢測(cè)目標(biāo)區(qū)分、障 礙物尺寸檢測(cè)等處理，為巡線機(jī)器人提供更多參考數(shù)據(jù)，以便于巡線機(jī)器人采取不同應(yīng)對(duì) 措施，從而減少遠(yuǎn)端控制平臺(tái)的人為介入。
[0038]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以 限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等 同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì) 以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電子電路中的巡線方法，其特征在于，該方法包括： 1) 提供控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外線光電傳感器、高清攝像設(shè) 備、圖像處理設(shè)備和飛思卡爾IMX6處理器，所述紅外線光電傳感器用于檢測(cè)巡線軌跡，所 述高清攝像設(shè)備用于采集所述巡線機(jī)器人的前方圖像，所述圖像處理設(shè)備用于對(duì)所述前方 圖像進(jìn)行圖像處理，所述飛思卡爾IMX6處理器與所述紅外線光電傳感器和所述圖像處理 設(shè)備分別連接，以基于巡線軌跡檢測(cè)結(jié)果和圖像處理結(jié)果控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述巡 線為設(shè)置在地面上的具有預(yù)設(shè)顏色的引導(dǎo)條帶；以及 2) 使用所述控制系統(tǒng)進(jìn)行巡線。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括： 超聲波傳感器，位于所述巡線機(jī)器人的正前方，包括超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元 和邏輯運(yùn)算單元，所述超聲波發(fā)射單元用于發(fā)射超聲波，所述超聲波接收單元用于接收經(jīng) 過(guò)前方目標(biāo)反射回來(lái)的超聲波，所述邏輯運(yùn)算單元與所述超聲波發(fā)射單元和所述超聲波接 收單元分別連接，用于基于超聲波發(fā)射接收時(shí)間差和超聲波傳播速率，計(jì)算前方目標(biāo)距離 所述巡線機(jī)器人的目標(biāo)距離； 存儲(chǔ)設(shè)備，預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)，所述目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)保存了每一種 目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo)特征，所述存儲(chǔ)設(shè)備還預(yù)先存儲(chǔ)了目標(biāo)上限灰度閾值、目標(biāo)下限灰度 閾值、預(yù)定目標(biāo)距離閾值、預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型、預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值和預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值，所 述目標(biāo)上限灰度閾值和所述目標(biāo)下限灰度閾值用于將圖像中的目標(biāo)和背景分離； 所述紅外線光電傳感器設(shè)置在所述巡線機(jī)器人的底部，由兩排光電傳感單元組成，所 述兩排光電傳感單元分別設(shè)置在所述巡線機(jī)器人行走方向的兩側(cè)，每一個(gè)光電傳感單元在 檢測(cè)到巡線時(shí)輸出低電平，在未檢測(cè)到巡線時(shí)輸出高電平； 所述高清攝像設(shè)備設(shè)置在所述巡線機(jī)器人的正前方； 所述圖像處理設(shè)備由圖像預(yù)處理單元、圖像分割單元、圖像識(shí)別單元和尺寸計(jì)算單元 組成，所述圖像預(yù)處理單元連接所述高清攝像設(shè)備，用于對(duì)所述前方圖像依次進(jìn)行圖像對(duì) 比度增強(qiáng)和圖像小波濾波，以輸出預(yù)處理圖像，所述圖像分割單元與所述圖像預(yù)處理單元 連接，用于將所述預(yù)處理圖像中灰度值在目標(biāo)上限灰度閾值和目標(biāo)下限灰度閾值之間的像 素識(shí)別并組成目標(biāo)子圖像，將所述目標(biāo)子圖像從所述預(yù)處理圖像中劃分出來(lái)，所述圖像識(shí) 別單元與所述圖像分割單元和所述存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，用于識(shí)別所述目標(biāo)子圖像中的目標(biāo) 特征，并將識(shí)別到的目標(biāo)特征與所述目標(biāo)特征類型數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一種目標(biāo)類型對(duì)應(yīng)的目標(biāo) 特征進(jìn)行匹配，以查找到識(shí)別到的目標(biāo)特征所對(duì)應(yīng)的前方目標(biāo)類型，所述尺寸計(jì)算單元與 所述圖像分割單元連接，用于基于所述目標(biāo)子圖像計(jì)算目標(biāo)高度和目標(biāo)長(zhǎng)度； 無(wú)線通信接口，與遠(yuǎn)端控制平臺(tái)無(wú)線連接，用于與所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)進(jìn)行雙向信號(hào)通 信； 所述飛思卡爾IMX6處理器與所述紅外線光電傳感器、所述圖像處理設(shè)備、所述超聲波 傳感器、所述存儲(chǔ)設(shè)備、所述高清攝像設(shè)備和所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別連接，基于所述紅外線 光電傳感器中各個(gè)光電傳感單元的輸出電平控制所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方向； 所述飛思卡爾IMX6處理器在所述目標(biāo)距離小于等于預(yù)定目標(biāo)距離閾值時(shí)，啟動(dòng)所述 高清攝像設(shè)備和所述圖像處理器，并在所述前方目標(biāo)類型非預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟動(dòng)障 礙物避讓模式，在所述前方目標(biāo)類型是預(yù)期檢測(cè)目標(biāo)類型時(shí)，啟動(dòng)機(jī)器人處理模式； 其中，在所述障礙物避讓模式中，所述飛思卡爾IMX6處理器在所述目標(biāo)高度小于等 于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出跨越指令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù)設(shè)目標(biāo) 高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度小于等于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值時(shí)，向所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出繞行指 令，在所述目標(biāo)高度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)高度閾值且所述目標(biāo)長(zhǎng)度大于預(yù)設(shè)目標(biāo)長(zhǎng)度閾值時(shí)，向 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出等待指令，并向無(wú)線通信接口發(fā)出需求控制信號(hào)； 其中，在所述機(jī)器人處理模式中，所述飛思卡爾IMX6處理器接收通過(guò)所述無(wú)線通信接 口轉(zhuǎn)發(fā)的、所述遠(yuǎn)端控制平臺(tái)的控制信號(hào)，以控制所述巡線機(jī)器人對(duì)前方目標(biāo)的操作。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述存儲(chǔ)設(shè)備、所述圖像處理設(shè)備和所述飛 思卡爾IMX6處理器都位于所述巡線機(jī)器人的外殼前端內(nèi)，所述無(wú)線通信接口位于所述巡 線機(jī)器人的外殼前端上。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括：直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，與 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，在所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制下為所述巡檢機(jī)器人提供動(dòng)力。
5. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述兩排光電傳感單元中，每排光電傳感單 元的數(shù)量相等，均為10個(gè)。
6. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述高清攝像設(shè)備所采集的前方圖像的分 辨率為1280X720。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK104216411SQ201410506269
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】任元華 申請(qǐng)人:江陰潤(rùn)瑪電子材料股份有限公司