家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法，屬于家庭服務(wù)機器人領(lǐng)域，所述家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)包括指令接受裝置、主控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、導航定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)以及用于遠程受控的操作裝置，所述主控制系統(tǒng)分別與所述指令接受裝置、視覺系統(tǒng)及導航定位系統(tǒng)連接，所述執(zhí)行機構(gòu)與導航定位系統(tǒng)連接，其中：所述指令接受裝置用于接受控制指令；所述主控制系統(tǒng)用于所述控制指令的處理、任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度以及各系統(tǒng)的控制；所述視覺系統(tǒng)和導航定位系統(tǒng)用于室內(nèi)導航定位和對任務(wù)目標的識別與定位；所述執(zhí)行機構(gòu)用于抓取和放置任務(wù)目標。本發(fā)明在接受使用者的喝水控制指令后能夠完成一項完整的送水任務(wù)，能夠更好的為使用者提供服務(wù)。
【專利說明】
家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及家庭服務(wù)機器人領(lǐng)域，具體涉及一種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動 作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] "十二五"期間中國人口老齡化加速發(fā)展，人口老齡化形勢更加嚴峻，逐步呈現(xiàn)出 老齡化、高齡化、空巢化加速發(fā)展的三個新特征。人口老齡化的加速必然導致老齡人口健康 問題凸顯，高齡、失能和患病老年人的照料護理問題，更應(yīng)該得到社會的普遍關(guān)注。
[0003] 隨著近幾年智能機器人技術(shù)的不斷進步，家庭服務(wù)機器人行業(yè)也得到了快速的發(fā) 展。目前各類家庭服務(wù)機器人在家庭中功能比較齊全，但并不能為患者或老年人提供更好 的服務(wù)，也不能很好的在無人干涉下自主完成某一項任務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法，其 在接受使用者的喝水控制指令后能夠完成一項完整的送水任務(wù)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0006] -種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，包括指令接受裝置、主控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、導航 定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)以及用于遠程受控的操作裝置，所述主控制系統(tǒng)分別與所述指令接受 裝置、視覺系統(tǒng)及導航定位系統(tǒng)連接，所述執(zhí)行機構(gòu)與導航定位系統(tǒng)連接，其中：
[0007] 所述指令接受裝置用于接受控制指令；
[0008] 所述主控制系統(tǒng)用于所述控制指令的處理、任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度以及各系統(tǒng)的控 制；
[0009] 所述視覺系統(tǒng)和導航定位系統(tǒng)用于室內(nèi)導航定位和對任務(wù)目標的識別與定位；
[0010] 所述執(zhí)行機構(gòu)用于抓取和放置任務(wù)目標。
[0011] 進一步的，所述指令接受裝置在接受到所述控制指令后均有一個反饋過程，即所 述控制指令確認的過程。
[0012] 進一步的，所述主控制系統(tǒng)具有接受時間預約的功能，所述執(zhí)行機構(gòu)包括多自由 度的機械臂以及設(shè)置于所述機械臂末端的機械手。
[0013] 進一步的，所述導航定位系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有用于初始定位所述任務(wù)目標的射頻識別裝 置。
[0014] 進一步的，所述家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)還包括電源管理系統(tǒng)和與所述主控制系 統(tǒng)連接的顯示裝置，所述電源管理系統(tǒng)為各個系統(tǒng)、運動及執(zhí)行機構(gòu)提供能源，所述電源管 理系統(tǒng)為自主充電方式;所述顯示裝置用于顯示所述控制指令和任務(wù)。
[0015] 進一步的，所述家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)還包括自動燒水、定量取水裝置，所述自 動燒水、定量取水裝置包括水加熱裝置、冷卻裝置、水保溫裝置、稱重裝置和激光液位測量 裝置，所述冷卻裝置分別與水加熱裝置和水保溫裝置連接，所述稱重裝置設(shè)置于放置水杯 處的下方，所述激光液位測量裝置設(shè)置于出水口處。
[0016]上述家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)的動作方法，包括：
[0017]步驟1:所述指令接受裝置接受到使用者從所述操作裝置發(fā)出的喝水指令，并通過 反饋環(huán)節(jié)完成所述喝水指令的確認；
[0018] 步驟2:所述主控制系統(tǒng)處理所述喝水指令，并完成喝水任務(wù)的規(guī)劃；
[0019] 步驟3:所述導航定位系統(tǒng)對水杯和所述自動燒水、定量取水裝置進行導航和定 位，之后所述主控制系統(tǒng)完成家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間以及水杯與所述自動燒水、 定量取水裝置之間的路徑規(guī)劃；
[0020] 步驟4:所述射頻識別裝置檢測到水杯的初始定位后，所述視覺系統(tǒng)進一步進行水 杯的識別定位；
[0021] 步驟5:根據(jù)規(guī)劃后的喝水任務(wù)、家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間、水杯與所述自 動燒水、定量取水裝置之間的路徑以及所述視覺系統(tǒng)對水杯進一步的識別定位，所述執(zhí)行 機構(gòu)在所述主控制系統(tǒng)的控制下抓取水杯并將水杯放置在所述自動燒水、定量取水裝置的 出水口處，完成精確定量的取水；
[0022] 步驟6:取水后，所述導航定位系統(tǒng)對家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑進 行導航和定位，之后所述主控制系統(tǒng)完成家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑規(guī)劃， 家庭送水服務(wù)機器人在主控制系統(tǒng)的控制下將水送至使用者；
[0023] 步驟7:所述喝水任務(wù)完成后，家庭送水服務(wù)機器人在主控制系統(tǒng)的控制下將水杯 放置在原來的位置，完成一個控制指令。
[0024] 進一步的，所述步驟3和步驟6中的路徑規(guī)劃，包括：
[0025]步驟a:所述視覺系統(tǒng)實時采集室內(nèi)環(huán)境信息，并進行預處理；
[0026]步驟b:采用邊緣檢測算法對預處理后的室內(nèi)環(huán)境信息確定障礙物與安全區(qū)域的 邊緣；
[0027]步驟c:采用邊緣延伸原理確定視覺圖像中障礙物的特征點；
[0028] 步驟d:采用改進的斥力場模型確定家庭送水服務(wù)機器人行駛的安全區(qū)域。
[0029] 進一步的，步驟a包括：
[0030] 步驟al:將采集的室內(nèi)環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成HSV圖像：
[0031 ]設(shè)：Max=max(R，G，B) ;Min=min(R，G，B);
[0032]當 Max 辛 Min 時：

[0035]當Max=Min時，即 R=G = B時，
[0037]步驟a2:然后采用中值濾波去除圖像噪聲：
[0039]其中，W (/,灸）為經(jīng)過濾波后w(j，k)對應(yīng)的輸出，w(j，k)是圖像的灰度值，A表示 圖像像素的點集，L表示點集A的個數(shù)，T為門限值，w(x，y)表示在A中任意點集(x，y)對應(yīng)的 像素值。
[0040]進一步的，所述改進的斥力場模型為：
[0042] 其中：Urep(q)為斥力場函數(shù)，kr是斥力場增益系數(shù)，P為家庭送水服務(wù)機器人到所 述視覺圖像中障礙物特征點的距離，P0為室內(nèi)障礙物的斥力場影響的范圍。
[0043] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0044] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法的指令接受裝 置可以準確的接受到使用者通過操作裝置發(fā)送的任務(wù)控制指令，并通過主控制系統(tǒng)進行控 制指令的處理、任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度，導航定位系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)自主的室內(nèi)導航和 定位，尋找任務(wù)目標，執(zhí)行機構(gòu)在主控制系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)任務(wù)目標的抓取、送回等，有效 地解決了目前家庭送水服務(wù)的需求，可以更好的服務(wù)使用者等。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)的原理圖；
[0046]圖2為本發(fā)明的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)的自動燒水、定量取水裝置的原理圖； [0047]圖3為本發(fā)明的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)動作方法的原理圖；
【具體實施方式】
[0048] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0049] -方面，本發(fā)明提供一種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)1，如圖1至圖3所示，包括指令 接受裝置12、主控制系統(tǒng)13、視覺系統(tǒng)14、導航定位系統(tǒng)15、執(zhí)行機構(gòu)17以及用于遠程受控 的操作裝置11，主控制系統(tǒng)13分別與指令接受裝置12、視覺系統(tǒng)14及導航定位系統(tǒng)15連接， 執(zhí)行機構(gòu)17與導航定位系統(tǒng)15連接，其中：
[0050] 指令接受裝置12用于接受控制指令；
[0051] 主控制系統(tǒng)13用于控制指令的處理、任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度以及各系統(tǒng)的控制；
[0052] 視覺系統(tǒng)14和導航定位系統(tǒng)15用于室內(nèi)導航定位和任務(wù)目標的識別與定位；
[0053] 執(zhí)行機構(gòu)17用于抓取和放置任務(wù)目標。
[0054] 本發(fā)明的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)及其動作方法的指令接受裝置可以準確的接 受到使用者通過操作裝置發(fā)送的任務(wù)控制指令，并通過主控制系統(tǒng)進行控制指令的處理、 任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度，導航定位系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)自主的室內(nèi)導航和定位，尋找任務(wù) 目標，執(zhí)行機構(gòu)在主控制系統(tǒng)的控制下實現(xiàn)任務(wù)目標的抓取、送回等，有效地解決了目前家 庭送水服務(wù)的需求，可以更好的服務(wù)使用者等。
[0055] 進一步的，指令接受裝置12可以接受多種控制指令，例如，可以接受通過腦機接口 系統(tǒng)、語音、手勢等發(fā)出的控制指令。
[0056] 優(yōu)選的，指令接受裝置12在接受到控制指令19后均可以有一個反饋過程，即控制 指令確認的過程。控制指令的確認對于家庭送水服務(wù)機器人來說就是一個任務(wù)的確認環(huán) 節(jié)，以確保任務(wù)的準確性，例如，當指令接受裝置12接受腦機接口系統(tǒng)發(fā)出的控制指令時， 可以通過"斜視"的方法進行確認，所接受的控制指令及任務(wù)在顯示裝置18上顯示后，使用 者向左"斜視"可表示為家庭送水服務(wù)機器人識別任務(wù)正確，確認;使用者向右"斜視"可表 示為家庭送水服務(wù)機器人識別任務(wù)錯誤，取消；當使用者通過語音進行識別控制指令時，家 庭送水服務(wù)機器人接受語音任務(wù)，并重復該任務(wù)進行確認，如果識別任務(wù)正確，使用者可通 過顯示裝置18進行確認，也可通過語音提示"正確"進行確認;如果識別任務(wù)錯誤，使用者可 通過顯示裝置18進行取消，也可通過語音提示"取消"進行取消。
[0057] 作為本發(fā)明的一種改進，主控制系統(tǒng)13優(yōu)選具有接受時間預約的功能，執(zhí)行機構(gòu) 17可以包括多自由度的機械臂以及設(shè)置于機械臂末端的機械手。主控制系統(tǒng)13的時間預約 功能可以定時向使用者提供或提醒熱水或者藥，避免使用者忘記按時喝水或吃藥等;機械 臂和機械手用于抓取和放置任務(wù)目標等。
[0058] 進一步的，室內(nèi)導航定位系統(tǒng)15內(nèi)可以設(shè)置有用于初始定位任務(wù)目標的射頻識別 裝置16。室內(nèi)導航定位系統(tǒng)15在視覺系統(tǒng)14的協(xié)助下可以進行室內(nèi)導航，射頻識別裝置16 可以實現(xiàn)家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)1對任務(wù)目標的識別與定位，以及視覺的準確識別定位。
[0059] 優(yōu)選的，家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)1還可以包括電源管理系統(tǒng)（未示出）和與主控 制系統(tǒng)13連接的顯示裝置18,電源管理系統(tǒng)可以為各個系統(tǒng)、運動及執(zhí)行機構(gòu)17提供能源， 電源管理系統(tǒng)為自主充電方式；顯示裝置18用于顯示控制指令和任務(wù)目標。電源管理系統(tǒng) 具有低壓保護、報警等功能，低壓時可以進行低壓保護，并通過報警提示電量過低，停止家 庭送水服務(wù)機器人的任務(wù)，自主行走到"充電室"進行自主充電，以確保家庭送水服務(wù)機器 人停止且在室內(nèi)無法移動；顯示裝置18可以協(xié)助控制指令的反饋，以及任務(wù)的確認。
[0060]作為本發(fā)明的另一種改進，家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)1還可以包括自動燒水、定量 取水裝置19,自動燒水、定量取水裝置19可以包括水加熱裝置191、冷卻裝置192、水保溫裝 置193、稱重裝置194和激光液位測量裝置195,冷卻裝置192分別與水加熱裝置191和水保溫 裝置193連接，稱重裝置194設(shè)置于放置水杯處的下方，激光液位測量裝置195設(shè)置于出水口 處。
[0061 ]水加熱裝置191是在水溫低于設(shè)定溫度或熱水接出后涼水自動注入時，自動開啟 燒水功能，當水燒開時，自行關(guān)閉，以保證水加熱裝置191中的水以及給水保溫裝置193供給 的水始終為開水;冷卻裝置192主要用于對剛注入時的開水進行降溫，當水保溫裝置193中 有熱水注入時，自動開啟冷卻裝置192，使熱水冷卻至設(shè)定溫度，當水保溫裝置193中的水低 于設(shè)定溫度時，自動開啟保溫功能，以保證取水的時候始終是適宜的溫度，這樣家庭送水服 務(wù)機器人在進行取水時，保證接出的水為恒溫適宜的，可以直接飲用。
[0062]水杯采用統(tǒng)一重量、同一形狀的水杯，以保證水杯的重量和高度到激光液位測量 裝置195的距離一致;稱重裝置194用于測量注入水杯中水的重量，保證每次注入水的重量 相等，防止水的溢出；稱重裝置194和激光液位測量裝置195均是防止水的溢出，優(yōu)先級相 同，也就是稱重裝置194和激光液位測量裝置195只要有一個首先到達設(shè)定值均關(guān)閉注水功 能并停止注水，防止水的溢出。
[0063]另一方面，提供一種對家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)1的動作方法，包括：
[0064]步驟1:指令接受裝置12接受到使用者從操作裝置11發(fā)出的喝水指令21，并通過反 饋環(huán)節(jié)完成喝水指令的確認，確保接受到的喝水指令的準確性；
[0065]步驟2:主控制系統(tǒng)13處理喝水指令21，并完成喝水任務(wù)的規(guī)劃，主控制系統(tǒng)處理 喝水指令21后，接受喝水任務(wù)，進一步進行喝水任務(wù)的解析以及調(diào)度，以此完成喝水任務(wù)的 規(guī)劃；
[0066] 步驟3:導航定位系統(tǒng)15和視覺系統(tǒng)14對水杯和自動燒水、定量取水裝置19進行導 航和定位，之后主控制系統(tǒng)13完成家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間以及水杯與自動燒水、 定量取水裝置19之間的路徑規(guī)劃，以確保家庭送水服務(wù)機器人能夠準確的判斷水杯和自動 燒水、定量取水裝置19的位置；
[0067] 步驟4:射頻識別檢測裝置16檢測到水杯的初始定位后，視覺系統(tǒng)14進一步進行水 杯的識別定位，此步驟對于水杯的識別定位是為了執(zhí)行機構(gòu)17能夠準確的抓取水杯；
[0068] 步驟5:根據(jù)規(guī)劃后的喝水任務(wù)、家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間、水杯與自動燒 水、定量取水裝置19之間的路徑以及視覺系統(tǒng)14對水杯進一步的識別定位，執(zhí)行機構(gòu)17在 主控制系統(tǒng)13的控制下抓取水杯并將水杯放置在自動燒水、定量取水裝置19的出水口處， 完成精確定量的取水；
[0069] 步驟6:取水后，導航定位系統(tǒng)15對家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑進行 導航和定位，并完成家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑規(guī)劃，之后家庭送送水服務(wù) 機器人在主控制系統(tǒng)13的控制下將水送至使用者；
[0070] 步驟7:喝水任務(wù)完成后，家庭送送水服務(wù)機器人在主控制系統(tǒng)13的控制下將水杯 放置在原來的位置，完成一個控制指令。
[0071] 使用者采用操作裝置11將喝水任務(wù)指令發(fā)出后，在家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)的各 系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)之間相互協(xié)調(diào)工作，共同完成送水的任務(wù)。家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)也可以 實現(xiàn)定時送藥等功能。
[0072] 優(yōu)選的，步驟3和步驟6中的路徑規(guī)劃，可以包括：
[0073]步驟a:視覺系統(tǒng)14實時采集室內(nèi)環(huán)境信息，并進行預處理；
[0074]步驟b:采用邊緣檢測算法對預處理后的室內(nèi)環(huán)境信息確定障礙物與安全區(qū)域的 邊緣，邊緣檢測算法可以檢測到障礙物的邊緣曲線，能夠?qū)⒄系K物與安全區(qū)域很好地區(qū)分 開來；
[00"75]步驟c:采用邊緣延伸原理確定視覺圖像中障礙物的特征點；
[0076]步驟d:采用改進的斥力場模型確定家庭送水服務(wù)機器人行駛的安全區(qū)域，改進的 斥力場模型能夠解決人工勢場法中存在的局部極小值問題以及目標點不可達的問題，確保 家庭送水服務(wù)機器人行駛的安全區(qū)域的準確性。
[0077] 進一步的，步驟a還可以包括：
[0078]步驟al:將采集的室內(nèi)環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成HSV圖像：
[0079] 設(shè)：Max=max(R，G，B) ;Min=min(R，G，B);
[0080] 當 Max 辛 Min 時：
[0082]當 Max=Min 時，BPR=G = B 時，
[0084]將采集的室內(nèi)環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成HSV圖像可以對其更容易地處理，方便調(diào)整其飽和 度和亮度。
[0085]步驟a2:然后采用中值濾波去除圖像噪聲：
[0087]其中，諑（./, O為經(jīng)過濾波后w(j，k)對應(yīng)的輸出，w(j，k)是圖像的灰度值，A表示 圖像像素的點集，L表示點集A的個數(shù)，T為門限值，w(x，y)表示在A中任意點集(x，y)對應(yīng)的 像素值。中值濾波方法運算簡單而且速度較快，在去除圖像噪聲的同時能夠很好地保護圖 像邊緣，使圖像較好地復原。
[0088]優(yōu)選的，改進的斥力場模型為：
[0090]其中：Urep(q)為斥力場函數(shù)，kr是斥力場增益系數(shù)，P為家庭送水服務(wù)機器人到所 述視覺圖像中障礙物特征點的距離，Po為室內(nèi)障礙物的斥力場影響的范圍。
[0091]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，包括指令接受裝置、主控制系統(tǒng)、視覺 系統(tǒng)、導航定位系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)以及用于遠程受控的操作裝置，所述主控制系統(tǒng)分別與所述 指令接受裝置、視覺系統(tǒng)及導航定位系統(tǒng)連接，所述執(zhí)行機構(gòu)與導航定位系統(tǒng)連接，其中： 所述指令接受裝置用于接受控制指令； 所述主控制系統(tǒng)用于所述控制指令的處理、任務(wù)的規(guī)劃和調(diào)度以及各系統(tǒng)的控制； 所述視覺系統(tǒng)和導航定位系統(tǒng)用于室內(nèi)導航定位和對任務(wù)目標的識別與定位； 所述執(zhí)行機構(gòu)用于抓取和放置任務(wù)目標。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述指令接受裝置在 接受到所述控制指令后均有一個反饋過程，即所述控制指令確認的過程。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)具有 接受時間預約的功能，所述執(zhí)行機構(gòu)包括多自由度的機械臂以及設(shè)置于所述機械臂末端的 機械手。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述導航定位系統(tǒng)內(nèi) 設(shè)置有用于初始定位所述任務(wù)目標的射頻識別裝置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述家庭 送水服務(wù)機器人系統(tǒng)還包括電源管理系統(tǒng)和與所述主控制系統(tǒng)連接的顯示裝置，所述電源 管理系統(tǒng)為各個系統(tǒng)、運動及執(zhí)行機構(gòu)提供能源，所述電源管理系統(tǒng)為自主充電方式;所述 顯示裝置用于顯示所述控制指令和任務(wù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述家庭送水服務(wù)機 器人系統(tǒng)還包括自動燒水、定量取水裝置，所述自動燒水、定量取水裝置包括水加熱裝置、 冷卻裝置、水保溫裝置、稱重裝置和激光液位測量裝置，所述冷卻裝置分別與水加熱裝置和 水保溫裝置連接，所述稱重裝置設(shè)置于放置水杯處的下方，所述激光液位測量裝置設(shè)置于 出水口處。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的家庭送水服務(wù)機器人系統(tǒng)的動作方法，其特征在于，包括： 步驟1:所述指令接受裝置接受到使用者從所述操作裝置發(fā)出的喝水指令，并通過反饋 環(huán)節(jié)完成所述喝水指令的確認； 步驟2:所述主控制系統(tǒng)處理所述喝水指令，并完成喝水任務(wù)的規(guī)劃； 步驟3:所述導航定位系統(tǒng)對水杯和所述自動燒水、定量取水裝置進行導航和定位，之 后所述主控制系統(tǒng)完成家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間以及水杯與所述自動燒水、定量取 水裝置之間的路徑規(guī)劃； 步驟4:所述射頻識別裝置檢測到水杯的初始定位后，所述視覺系統(tǒng)進一步進行水杯的 識別定位； 步驟5:根據(jù)規(guī)劃后的喝水任務(wù)、家庭送水服務(wù)機器人與水杯之間、水杯與所述自動燒 水、定量取水裝置之間的路徑以及所述視覺系統(tǒng)對水杯進一步的識別定位，所述執(zhí)行機構(gòu) 在所述主控制系統(tǒng)的控制下抓取水杯并將水杯放置在所述自動燒水、定量取水裝置的出水 口處，完成精確定量的取水； 步驟6:取水后，所述導航定位系統(tǒng)對家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑進行導 航和定位，之后所述主控制系統(tǒng)完成家庭送水服務(wù)機器人與使用者之間的路徑規(guī)劃，家庭 送水服務(wù)機器人在主控制系統(tǒng)的控制下將水送至使用者； 步驟7:所述喝水任務(wù)完成后，家庭送水服務(wù)機器人在主控制系統(tǒng)的控制下將水杯放置 在原來的位置，完成一個控制指令。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的動作方法，其特征在于，所述步驟3和步驟6中的路徑規(guī)劃，包 括： 步驟a:所述視覺系統(tǒng)實時采集室內(nèi)環(huán)境信息，并進行預處理； 步驟b:采用邊緣檢測算法對預處理后的室內(nèi)環(huán)境信息確定障礙物與安全區(qū)域的邊緣； 步驟c:采用邊緣延伸原理確定視覺圖像中障礙物的特征點； 步驟d:采用改進的斥力場模型確定家庭送水服務(wù)機器人行駛的安全區(qū)域。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的動作方法，其特征在于，步驟a包括： 步驟al:將采集的室內(nèi)環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成HSV圖像： 設(shè):Max=max(R，G，B) ;Min=min(R，G，B); 當Max辛Min時：當Max=Min時，即 R=G = B 時，步驟a2:然后采用中值濾波去除圖像噪聲：其中，圾（_/，左）為經(jīng)過濾波后w(j，k)對應(yīng)的輸出，w(j，k)是圖像的灰度值，A表示圖像 像素的點集，L表示點集A的個數(shù)，T為門限值，w(x，y)表示在A中任意點集(x，y)對應(yīng)的像素 值。10.權(quán)利要求8所述的動作方法，其特征在于，所述改進的斥力場模型為：其中:Urep(q)為斥力場函數(shù)，kr是斥力場增益系數(shù)，P為家庭送水服務(wù)機器人到所述視覺 圖像中障礙物特征點的距離，P 0為室內(nèi)障礙物的斥力場影響的范圍。
【文檔編號】G05B19/418GK106054829SQ201610369602
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】魯守銀, 張營, 王濤, 周玉成, 高煥兵, 隋首鋼
【申請人】山東建筑大學