采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人及控制方法技术

本发明专利技术提供了采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人及控制方法，包括：镶嵌在外壳上的红外滤光罩和置于外壳内部的存储模块、电机驱动模块、电源模块、减速器、行走装置、输入模块、红外传感器模块，本发明专利技术提出了一套完整的低成本、可产业化的手势识别、跟踪模块产品设计方案，大幅降低了产品成本，优化了产品生产工艺，在产品实际使用性能上，实时性更高，更加简单易用；发明专利技术通过优化软件算法，校验方法，优化硬件设计方案，使得工业级的工艺技术能够应用于机器人玩具产品中，增强了机器人的互动性能。

Robot and control method for gesture recognition and tracking using infrared sensors

The invention provides a robot and a control method for realizing gesture recognition and tracking by using an infrared sensor, including an infrared filter cover embedded in the outer shell and a storage module embedded in the inner shell, a motor drive module, a power supply module, a reducer, a walking device, an input module and an infrared sensor module. A complete set of low-cost, industrialized gesture recognition, tracking module product design scheme, greatly reduced the product cost, optimized the product production process, in the actual use of product performance, real-time higher, more simple to use; invented by optimizing software algorithms, calibration methods, optimize the hardware design scheme. Thus, the industrial technology can be applied to the robot toy products, and the interactive performance of the robot is enhanced.

【技术实现步骤摘要】
采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人及控制方法
本专利技术涉及智能机器人玩具领域，特别是涉及采用红外线传感器实现手势识别追踪一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人。
技术介绍
手势识别追踪作为一种非接触式控制技术，是人机交互领域重要技术之一，现有技术中，基于计算机视觉技术的手势识别追踪技术，主要是利用摄像头等设备对图像进行采样分析，然后提取手势特征值，从而通过运算实现手势识别追踪，此类技术需要进行复杂的图像处理与数据分析，开发难度大，功耗大，且成本昂贵，这种技术如果适用于玩具领域，尤其是智能机器人的玩具领域，存在成本昂贵的缺陷；而现有技术中，采用简易红外光电传感器方式实现手势识别追踪，由于硬件结构设计、软件的算法设计等方面，也属于工业级的设计方案，同样存在适用于机器人玩具
成本高的问题，上述两种技术均难以用于机器人玩具领域。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
指出的问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人的技术方案，将红外线传感器实现手势识别追踪工业级的设计方案低成本化，同时增强稳定性、可靠性、易用性，使之能够应用于机器人玩具产业。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人，包括：镶嵌在外壳上的红外滤光罩和置于外壳内部的存储模块、电机驱动模块、电源模块、减速器、行走装置、输入模块、红外传感器模块，所述电源模块、输入模块、红外传感器模块，存储模块分别与中央控制处理模块连接，电机分别与电机驱动模块和减速器连接，减速器连接行走装置，所述红外传感器模块置于红外滤光罩内。上述技术方案中，所述红外滤光罩与红外传感器模块紧配合安装。一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人控制方法，按照如下步骤：步骤一，通过红外滤光罩滤除太阳光等其他光源的干扰,清空红外传感器直射前方50cm范围内的障碍物；步骤二，在物体运动跟随过程中，首先进入距离调节过程，如果距离调节达到上述的距离误差指定范围内，则进入角度调节过程，如果角度调节达到上述的角度误差指定范围内，则再次进入距离调节过程，如此反复进行，从而可以达到实时跟踪人手或其他障碍物的运动。上述技术方案中，在距离调节过程中，首先判断左边红外传感器的采样值是否小于右边红外传感器的采样值，如果是，则距离PID的输入参数为左边红外传感器的采样值，否则距离PID的输入参数为右眼红外传感器的采样值，经过距离PID计算后，得到左右两个电机的速度值一致，从而给到电机驱动模块后控制电机的速度和方向。上述技术方案中，在角度调节过程中，首先计算左边红外传感器与右边红外传感器的差值，然后以此为角度PID计算的输入参数进行角度PID计算，经过角度PID计算后，得到左右两个电机的速度一致，从而给到电机驱动模块后控制电机的速度和方向。本专利技术的有益效果是：相比现有技术，本专利技术提出了一套完整的低成本、可产业化的手势识别、跟踪模块产品设计方案，大幅降低了产品成本，优化了产品生产工艺，在产品实际使用性能上，实时性更高，更加简单易用；专利技术通过优化软件算法，校验方法，优化硬件设计方案，使得工业级的工艺技术能够应用于机器人玩具产品中，增强了机器人的互动性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术机器人内部结构示意图；图2为本专利技术一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人控制方法示意图；图3为本专利技术一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人的PID方法流程图；图4为本专利技术一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人前后手势识别方法流程图。图5为本专利技术一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人左右手势识别方法流程图。其中：1是壳体。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据图1所示，镶嵌在外壳上的红外滤光罩和置于外壳内部的存储模块、电机驱动模块、电源模块、减速器、行走装置、输入模块、电源模块、输入模块、红外传感器模块，存储模块分别与中央控制处理模块连接，电机分别与电机驱动模块和减速器连接，减速器连接行走装置，红外传感器模块置于红外滤光罩内，红外滤光罩与红外传感器模块采用紧配合的安装方式，保证红外滤光罩平面与红外传感器的发射管和接收管能够保证垂直，增强红外的透光性，红外传感器模组与外壳之间采用螺丝固定，保证红外传感器的发射管和接收管水平于地面，通过这种结构方式，保证红外光的发射和接收工作状况的稳定性和可靠性。输入模块为按键，行走装置为滚轮，各组成结构的功能为：中央处理模块stm32f103c8t6单片机，用于计算处理红外光电传感器模组的采样信息；发送控制命令到电机驱动模块；将红外传感器校验的相关数据保存于存储模块；接收按键命令；电机驱动模块：用于控制电机的速度和方向。存储模块：与中央控制处理模块连接，用于存储红外光电传感器的校验的相关数据。电机和滚轮：机器人的运动执行机构，实现机器人的全向运动。根据图2所示，一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人控制方法，按照如下步骤：步骤一，通过红外滤光罩滤除太阳光等其他光源的干扰,清空红外传感器直射前方50cm范围内的障碍物；为了滤除太阳光等其他光源的干扰，设计了两路电子开关分别控制两路传感器的发射管，EN_IR(n)为红外传感器开关控制引脚，IR(n)为传感器模拟输出引脚。先打开红外发射管并通过12位AD采样获取接收管的电压值V1(n)，然后关闭红外发射并通过12位AD采样获取接收管的电压值V2(n)；从而计算出每路接收管上的红外光线反射强度X(n)＝4096+V2(n)-V1(n)；将外壳、红外滤光罩以及红外传感器三者装配固定好后，清空红外传感器直射前方50cm范围内的障碍物，取连续10次的最大值从而获得距离调节的额定值为最大距离的0.7倍，误差正负2cm；获取角度调节的额定值0，误差正负10度。获取的额定值将会被保存在存储模块中。步骤二，在物体运动跟随过程中，首先进入距离调节过程，如果距离调节达到上述的距离误差指定范围内，则进入角度调节过程，如果角度调节达到上述的角度误差指定范围内，则再次进入距离调节过程，如此反复进行，从而可以达到实时跟踪人手或其他障碍物的运动。在距离调节过程中，首先判断左边红外传感器的采样值是否小于右边红外传感器的采样值，如果是，则距离PID的输入参数为左边红外传感器的采样值，否则距离PID的输入参数为右眼红外传感器的采样值，经过距离PID计算后，得到左右两个电机的速度值一致，从而给到电机驱动模块后控制电机的速度和方向。在角度调节过程中，首先计算左边红外传感器与右边红外传感器的差值，然后以此为角度PID计算的输入参数进行角度PID计算，经过角度PID计算后，得到左右两个电机的速度一致，从而给到电机驱动模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人，其特征在于：包括：镶嵌在外壳上的红外滤光罩和置于外壳内部的存储模块、电机驱动模块、电源模块、减速器、行走装置、输入模块、红外传感器模块，所述电源模块、输入模块、红外传感器模块，存储模块分别与中央控制处理模块连接，电机分别与电机驱动模块和减速器连接，减速器连接行走装置，所述红外传感器模块置于红外滤光罩内。

【技术特征摘要】
1.一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人，其特征在于：包括：镶嵌在外壳上的红外滤光罩和置于外壳内部的存储模块、电机驱动模块、电源模块、减速器、行走装置、输入模块、红外传感器模块，所述电源模块、输入模块、红外传感器模块，存储模块分别与中央控制处理模块连接，电机分别与电机驱动模块和减速器连接，减速器连接行走装置，所述红外传感器模块置于红外滤光罩内。2.根据权利要求1所述的一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人，其特征在于：所述红外滤光罩与红外传感器模块紧配合安装。3.权利要求1或2所述的一种采用红外线传感器实现手势识别追踪的机器人控制方法，其特征在于：按照如下步骤：步骤一，通过红外滤光罩滤除太阳光等其他光源的干扰,清空红外传感器直射前方50cm范围内的障碍物；步骤二，在物体运动跟随过程中，首先进入距离调节过程，如果距离调节达到上述的距离误差指定范围内，则进入角度调节过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜骁释，王冠，刘宇月，吴昊，
申请(专利权)人：武汉蛋玩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42