光點指示機器人的制作方法
【專利摘要】一種光點指示機器人，包括機器人本體，本體上設(shè)有控制模塊、攝像模塊和激光指示模塊，激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面，激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上，形成激光點投影位置和待指示物體投影位置，光點指示機器人還設(shè)有信號輸入模塊，根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容，通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標物體，控制模塊控制激光指示模塊移動，使圖像平面上激光點投影位置與目標物體投影位置重合。本實用新型將目標物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間，計算量小，指示位置快速準確。
【專利說明】光點指示機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光點指示機器人，屬于家用小電器制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)購機器人是常用的多種自移動機器人中的一種，與使用者的互動性強?，F(xiàn)有的導(dǎo)購機器人通常采用的光點指示物體，一般是通過設(shè)置在機體上的激光筆將激光點打到指定物體上，從而完成光點指示物體的導(dǎo)購動作。具體過程包括:光點指示物體導(dǎo)購機器人首先需要獲取目標物體的三維坐標，然后控制單元根據(jù)所獲得的三維坐標控制激光筆運動，使激光點移動到目標物體的三維坐標處，即可完成導(dǎo)購機器人光點指示物體的完整動作。然而，目標物體的三維坐標實際上時很不容易獲取的；另外，根據(jù)目標物體的三維坐標控制激光筆沿一定的方向轉(zhuǎn)動一定的角度，使激光點移動到指定位置，整個動作的控制過程計算量較大，且對控制單元的要求也比較高。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光點指示機器人，本實用新型將目標物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間，計算量小，指示位置快速準確。
[0004]本實用新型的所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種光點指示機器人，包括機器人本體，所述本體上設(shè)有控制模塊、攝像模塊和激光指示模塊，所述激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面，所述激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上，形成激光點投影位置和待指示物體投影位置，所述光點指示機器人還設(shè)有信號輸入模塊，根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容，通過所述信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標物體，所述控制模塊控制激光指示模塊移動，使所述圖像平面上激光點投影位置與目標物體投影位置重合。
[0006]根據(jù)使用者的不同需求，所述信號輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu)，可以為鼠標模塊或觸摸屏模塊，通過鼠標或觸摸屏點擊確定待指示物體中的目標物體；也可以為鍵盤模塊或音頻輸入模塊，所述圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格，通過鍵盤或音頻輸入目標物體所在單元格的編碼信息，確定待指示物體中的目標物體。
[0007]更具體地，所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括第一電機和第二電機，所述第二電機固設(shè)在所述第一電機的輸出軸上，所述第一電機與第二電機輸出軸相互垂直共面設(shè)置；所述激光筆包括固定端與自由端，固定端以第一電機與第二電機輸出軸交點為固定點固設(shè)在所述第二電機輸出軸上，自由端以固定端為中心擺動，所述激光筆的擺動平面與所述第二電機輸出軸相互垂直。
[0008]為了保證激光指示模塊的正常工作，所述第一電機輸出軸與所述圖像平面垂直。
[0009]除了上述的驅(qū)動方式之外，所述激光指示模塊還可以包含激光筆和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括第三電機和第四電機，所述第三電機和第四電機分別驅(qū)動所述激光筆沿相互垂直的方向擺動。
[0010]所述光點指示機器人為導(dǎo)購機器人或指路機器人。
[0011]綜上所述，本實用新型將目標物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間，計算量小，指示位置快速準確。
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細地說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0014]圖2為本實用新型實施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；
[0015]圖3為本實用新型任一激光光束在圖像平面和實物平面上的投影關(guān)系示意圖；
[0016]圖4為本實用新型圖像平面上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一
[0018]本實用新型提供一種光點指示機器人，包括機器人本體，在所述本體上設(shè)有控制模塊、攝像模塊和激光指示模塊，所述激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面，所述激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上，形成激光點投影位置和待指示物體投影位置，所述光點指示機器人還設(shè)有信號輸入模塊，根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容，通過所述信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標物體，所述控制模塊控制激光指示模塊移動，使所述圖像平面上激光點投影位置與目標物體投影位置重合。
[0019]根據(jù)使用者的不同需求，所述信號輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu)，可以為鼠標模塊或觸摸屏模塊，通過鼠標或觸摸屏點擊確定待指示物體中的目標物體；也可以為鍵盤模塊或音頻輸入模塊，所述圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格，通過鍵盤或音頻輸入目標物體所在單元格的編碼信息，確定待指示物體中的目標物體。無論采用上述何種方式的信號輸入模塊，都是為了在待指示物體中確定目標物體。舉例來說，當所述光點指示機器人為導(dǎo)購機器人時，待指示物體為貨架上擺放的所有商品，而目標物體則是使用者真正需要購買的商品。需要指出的是，光點指示機器人上的信號輸入模塊可以直接接收本體的輸入信號，也可以接收遠程終端的輸入信號，如通過有線或無線(寬帶、藍牙、紅外、GPRS、3G、WIFI等)的輸入信號。
[0020]圖1和圖2分別為本實用新型實施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之一和之二。如圖1并結(jié)合圖2所示，所述激光指示模塊100包含激光筆110和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括第一電機120和第二電機130,所述第二電機130固設(shè)在所述第一電機120的輸出軸M上，所述第一電機120的輸出軸M與第二電機130輸出軸N相互垂直共面設(shè)置。所述激光筆110包括固定端111與自由端112，固定端111以第一電機120與第二電機130輸出軸N交點為固定點固設(shè)在所述第二電機130輸出軸N上，自由端112以固定端111為中心擺動，所述激光筆110的擺動平面與所述第二電機130輸出軸N相互垂直。為了保證激光指示模塊的正常工作，所述第一電機120輸出軸M與所述圖像平面垂直。
[0021]圖3為本實用新型任一激光光束在圖像平面和實物平面上的投影關(guān)系示意圖；圖4為本實用新型圖像平面上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合示意圖。如圖3并結(jié)合圖4所示，本實用新型光點指示機器人的光點指示方法，包括如下步驟:步驟1:激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面A’，所述圖像平面A’上設(shè)有相互垂直的X軸和Y軸；步驟2:根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面A’所顯示的內(nèi)容，通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體a’、b’、c’和d’中的目標物體a’，獲取位于圖像平面A’上的目標物體投影位置Q’;步驟3:移動激光指示模塊，使圖像平面A’上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合，如圖4所示，重合后的指示位置為目標物體a’的中心。
[0022]如圖1至圖4所示，設(shè)當激光筆的中心線與第一電機輸出軸共線時，激光點在圖像平面上的投影位置為O’ ；定義第二電機輸出軸與X軸平行時，第二電機與X軸之間的夾角為O。。
[0023]上述的步驟3具體包含:
[0024]步驟3-1:在圖像平面A’中計算出直線O’ Q’與X軸之間夾角Θ的大小，第一電機驅(qū)動第二電機旋轉(zhuǎn)至Θ ±90°角位置；
[0025]步驟3-2:攝像模塊實時拍攝獲取激光點在圖像平面上的投影位置P’并與目標物體投影位置Q’進行比較，第二電機驅(qū)動激光筆的自由端以固定端為中心擺動，直至激光點在圖像平面上的實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合。
[0026]也就是說，在本實施例中，使圖像平面A’上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合的過程，是首先通過計算出直線O’Q’與X軸之間夾角Θ的大小，再通過驅(qū)動激光筆的自由端擺動來實現(xiàn)的。在本實施例中，該光點指示機器人為導(dǎo)購機器人，具體來說，導(dǎo)購機器人的工作過程就是這樣的:首先，設(shè)置在導(dǎo)購機器人中的激光指示模塊發(fā)射激光光束，與此同時，設(shè)置在導(dǎo)購機器人中的攝像模塊拍攝待指示物體，比如:超市貨架上的各種商品，形成圖像平面A’，并在所述圖像平面A’上設(shè)置相互垂直的X軸和Y軸。使用者可以根據(jù)攝像模塊拍攝到的超市貨架上的各種物品，通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體a’、b’、c’和d’中的目標物體a’，也就是需要購買的那件商品，獲取該商品位于圖像平面A’上的投影位置Q’。根據(jù)使用者的需要或操作習(xí)慣，輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，可以通過鼠標或觸摸屏點擊確定需要購買的商品；也可以將圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格，通過鍵盤或音頻輸入所需要購買的商品所在單元格的編碼信息。一旦通過上述的各種輸入模塊確定所需要購買的商品之后，使用者就可以通過移動激光指示模塊，使圖像平面A’上激光點實時投影位置P’和所需購買商品投影位置Q’重合，使激光指示位置指示在所需購買的商品上。通常的指示位置為商品的中心，當然，這種指示方法也有可能出現(xiàn)誤差，但商品本身都具有一定的體積，即使存在一些指示誤差，也可以保證對所需購買商品的正確指示，進一步的，如果商品本身體積較小，還可以通過信號輸入模塊對激光指示位置進一步微調(diào)，如通過光點指示機器人本體或遠程控制終端上的鍵盤模塊的上下左右按鍵移動，控制模塊對應(yīng)控制激光點移動，確保激光點指示在所需購買的商品上。
[0027]另外，除了本實施例中上述的導(dǎo)購機器人之外，所述的光點指示機器人還可以為指路機器人。[0028]實施例二
[0029]使圖像平面A’上激光點實時投影位置P’和所需購買商品投影位置Q’重合，除了上述首先通過計算出直線O’ Q’與X軸之間夾角Θ的大小，再通過驅(qū)動激光筆的自由端擺動來實現(xiàn)的一種工作方式之外，在本實施例中還提供另外一種工作方式。
[0030]結(jié)合圖3和圖4所示，具體來說，在本實施例中，設(shè)當激光筆的中心線與第一電機輸出軸共線時，激光點在圖像平面上的投影位置為O’ ；攝像模塊中鏡頭的焦點N與圖像平面A’之間的距離為d ;定義第二電機輸出軸與X軸平行時，第二電機與X軸之間的夾角為0°，
[0031 ] 所述步驟3具體包含:
[0032]步驟3-1’:在圖像平面A’中計算出直線O’Q’與X軸之間夾角Θ的大?。桓鶕?jù)焦點N與圖像平面A’之間的距離為d，在平面O’ NQ’中計算出Z O’ NQ’的大小為α ；
[0033]步驟3-2’:分別或同時驅(qū)動第一、第二電機，第二電機旋轉(zhuǎn)至Θ ±90°角，激光筆擺動至α角，使激光點在圖像平面上的實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合。
[0034]也就是說，在實施例二中，使圖像平面Α’上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合的過程，是首先根據(jù)焦點N與圖像平面Α’之間的距離為d，計算出α角的大??；然后直接擺動激光筆至α角即可。
[0035]本實施例中的其他技術(shù)特征與實施例一相同，請參照前述內(nèi)容，在此不再贅述。
[0036]實施例三
[0037]另外，所述激光指示模塊中驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置，除了實施例一和實施例二中所述的結(jié)構(gòu)之外，所述驅(qū)動裝置還可以`包括第三電機和第四電機，第三電機和第四電機分別驅(qū)動激光筆沿相互垂直的X軸方向和Y軸方向擺動。采用這種驅(qū)動裝置的機器人的動作過程也與前述兩個實施例中有所不同，指示方法的前兩個步驟與實施例一、二相同，而步驟3則有一些差異，具體來說，攝像模塊實時拍攝獲取激光點在圖像平面上的投影位置P’并與目標物體投影位置Q’進行比較，步驟3具體包含--沿X軸方向擺動激光筆，直至激光點在圖像平面上的投影位置P’點與目標物體投影位置Q’點的X軸坐標相同；沿Y軸方向擺動激光筆，直至激光點在圖像平面上的投影位置P’點與目標物體投影位置Q’點的Y軸坐標相同。也就是說，在本實施例中，是通過兩個電動機，分別驅(qū)動激光筆沿X方向和Y方向擺動，完成使激光點在圖像平面上的實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合的指示過程。
[0038]綜上所述，本實用新型所提供的光點指示機器人，激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面，并在圖像平面上設(shè)置相互垂直的X軸和Y軸；根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容，通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標物體，獲取位于圖像平面上的目標物體投影位置Q’ ；移動激光指示模塊，使圖像平面上激光點實時投影位置P’和目標物體投影位置Q’重合。本實用新型將目標物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間，包括目標物體與激光點二維空間坐標的獲取以及將激光點移動到目標物體處所進行的計算，計算量小，指示位置快速準確。
【權(quán)利要求】
1.一種光點指示機器人，包括機器人本體，所述本體上設(shè)有控制模塊、攝像模塊和激光指示模塊，所述激光指示模塊發(fā)射激光光束，攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面，所述激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上，形成激光點投影位置和待指示物體投影位置，其特征在于，所述光點指示機器人還設(shè)有信號輸入模塊，根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容，通過所述信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標物體，所述控制模塊控制激光指示模塊移動，使所述圖像平面上激光點投影位置與目標物體投影位置重合。
2.如權(quán)利要求1所述的光點指示機器人，其特征在于，所述信號輸入模塊為鼠標模塊或觸摸屏模塊，通過鼠標或觸摸屏點擊確定待指示物體中的目標物體。
3.如權(quán)利要求1所述的光點指示機器人，其特征在于，所述信號輸入模塊為鍵盤模塊或音頻輸入模塊，所述圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格，通過鍵盤或音頻輸入目標物體所在單元格的編碼信息，確定待指示物體中的目標物體。
4.如權(quán)利要求1所述的光點指示機器人，其特征在于，所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括第一電機和第二電機，所述第二電機固設(shè)在所述第一電機的輸出軸上，所述第一電機與第二電機輸出軸相互垂直共面設(shè)置； 所述激光筆包括固定端與自由端，固定端以第一電機與第二電機輸出軸交點為固定點固設(shè)在所述第二電機輸出軸上，自由端以固定端為中心擺動，所述激光筆的擺動平面與所述第二電機輸出軸相互垂直。
5.如權(quán)利要求4所述的光點指示機器人，其特征在于，所述第一電機輸出軸與所述圖像平面垂直。
6.如權(quán)利要求1所述的光點指示機器人，其特征在于，所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括第三電機和第四電機，所述第三電機和第四電機分別驅(qū)動所述激光筆沿相互垂直的方向擺動。
7.如權(quán)利要求1所述的光點指示機器人，其特征在于，所述光點指示機器人為導(dǎo)購機器人或指路機器人。
【文檔編號】G05D3/00GK203673356SQ201420003872
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】湯進舉 申請人:科沃斯機器人科技(蘇州)有限公司