基于视觉传感器智能自动跟随方法、系统及行李箱技术方案

本发明专利技术公开的基于视觉传感器智能自动跟随方法如下实现：视觉传感器采集行李箱主人相对行李箱的环境信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块识别出行李箱主人，得到行李箱主人相对行李箱的坐标位置；数据处理模块发送指令给驱动模块，驱动行李箱的左右后轮电机运转，通过PID控制器使行李箱和行李箱主人保持在设定范围内；且主控制器通过预测行李箱主人下一步动作，使行李箱与行李箱主人保持同步。本发明专利技术还公开了采用上述方法的系统、行李箱。采用本发明专利技术可直接利用视觉传感器得到的深度信息判断障碍物的位置并进行避障，识别精度高，避障效果好，不易受外部环境干扰。特别是结合超声波等多种避障方式，还可进一步提高识别精度、避障效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化控制领域，特别涉及一种基于视觉传感器智能自动跟随的结构。
技术介绍
目前人们出行很不方便，需手提或推行李箱，因此本申请人设计了可驱动的一代智能行李箱。一代智能行李箱上设有供人踩踏的踏板及驱动行走轮，人站在踩踏上手扶行李箱拉杆，可操控行李箱行走。但是一代智能行李箱存在以下缺点：不能自动跟随，还需人工操控。因此，本申请人申请了二代智能行李箱，二代智能行李箱主要采用基于手机蓝牙基站的定位及导航，基本原理是利用RSSI即信号强度定位，获取蓝牙基站的距离信息，根据多个蓝牙基站的距离信息就可以确定行李箱主人手机的位置。但是二代智能行李箱存在以下缺点：定位精度受到外界电磁频率影响较大，在人流量大电磁辐射较强的室外场合可能会出现较大定位误差，需要配合超声波红外等传感器使用。因此，有必要研发一种识别精度高、避障效果好的智能自动跟随行李箱。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能提高识别精度高和避障效果的基于视觉传感器智能自动跟随方法。本专利技术还提供一种能提高识别精度高和避障效果的基于视觉传感器智能自动跟随系统。本专利技术还提供一种能提高识别精度高和避障效果的基于视觉传感器智能自动跟随行李箱。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：基于视觉传感器智能自动跟随方法，通过主控制器实现，主控制器包括视觉定位模块、避障模块、数据处理模块、驱动模块和PID控制器，主控制器如下实现：视觉定位模块采集行李箱主人及行李箱的环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息并发送至数据处理模块；数据处理模块收到位置信息后，建立以行李箱为原点的坐标系，通过人体识别算法识别出行李箱主人，并得到行李箱主人相对行李箱的坐标位置；避障模块获取行李箱主人至行李箱周边环境的避障信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息规划线路；数据处理模块根据规划线路发送指令给驱动模块，驱动模块分别驱动行李箱的左后轮电机和右后轮电机运转；数据处理模块根据规划线路发送指令给PID控制器，通过PID控制器使行李箱和行李箱主人之间的相对位置保持在设定范围内；主控制器使行李箱与行李箱主人如下保持同步：主控制器根据当前行李箱主人的步态、行走速度、行走方向和行走线路上的障碍物，预测行李箱主人下一步动作：行走速度、行走方向和行走线路；主控制器根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息以及预测信息，规划线路，并计算转向机构调整行李箱左前轮和右前轮的转向角度，以及左后轮电机和右后轮电机的转速。所述主控制器还包括超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块中的一种或多种，超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块分别采集环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息，并发送至所述数据处理模块。所述避障模块包括视觉避障模块、超声波避障模块、红外避障模块和无线避障模块中的一种或多种合；所述避障模块还采集行李箱主人至行李箱周边环境上人流的行走线路趋势，并发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块根据行李箱主人的坐标位置、行李箱的坐标位置、避障信息、人流的行走线路趋势规划线路。所述主控制器还包括报警模块，报警模块包括手机报警模块、箱子开关报警模块和轮子报警模块；若行李箱与行李箱主人之间超过设定距离，或者行李箱丢失，则进行如下报警：手机报警模块向行李箱主人的手机发送报警信息；若行李箱开锁或者打开，箱子开关报警模块向行李箱主人的手机发送报警信息；轮子报警模块使行李箱的轮子锁死，无法旋转。基于视觉传感器智能自动跟随系统，该系统为如前所述方法采用的系统。基于视觉传感器智能自动跟随行李箱，包括箱体、行走机构、驱动电机、转向机构和电源；行走机构包括设置于箱体外表面上的左前轮、右前轮、左后轮和右后轮；驱动电机包括左后轮电机和右后轮电机；还包括基于视觉传感器智能自动跟随系统，该系统包括主控制器，主控制器包括视觉定位模块、避障模块、数据处理模块、驱动模块和PID控制器；视觉定位模块采集行李箱主人及行李箱的环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息并发送至数据处理模块；数据处理模块收到位置信息后，建立以行李箱为原点的坐标系，通过人体识别算法识别出行李箱主人，并得到行李箱主人相对行李箱的坐标位置；避障模块获取行李箱主人至行李箱周边环境的避障信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息规划线路；数据处理模块根据规划线路发送指令给驱动模块，驱动模块分别驱动行李箱的左后轮电机和右后轮电机运转；数据处理模块根据规划线路发送指令给PID控制器，通过PID控制器使行李箱和行李箱主人之间的相对位置保持在设定范围内；主控制器使行李箱与行李箱主人如下保持同步：主控制器根据当前行李箱主人的步态、行走速度、行走方向和行走线路上的障碍物，预测行李箱主人下一步动作：行走速度、行走方向和行走线路；主控制器根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息以及预测信息，规划线路，并计算转向机构调整行李箱左前轮和右前轮的转向角度，以及左后轮电机和右后轮电机的转速；电源向驱动电机、转向机构和所述系统提供电源。采用上述方案后，本专利技术具有以下有益效果：可以直接利用视觉传感器得到的深度信息来判断障碍物的位置，然后使用人工势场法来进行避障，而且识别精度高，避障效果好，不易受外部环境干扰。特别是结合超声波避障模块，还可进一步提高识别精度、避障效果。附图说明图1为本专利技术的框图。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例来对本专利技术进行详细阐述。实施例一本实施例为具体应用到行李箱的一个示例。本实施例中，基于视觉传感器智能自动跟随行李箱，简称智能自动跟随行李箱，其主要包括：箱体、行走机构、驱动电机、转向机构、电源和跟随系统。这里的跟随系统是基于视觉传感器智能自动跟随系统的简称。行走机构包括设置于箱体外表面上的多个轮子，多个轮子分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮。左前轮、右前轮、左后轮和右后轮可分别采用万向轮，左后轮和右后轮为行李箱提供动力，左前轮、右前轮一方面减后轮驱动的承载压力，一方面能使行李箱的转向更为灵活。驱动电机包括左后轮电机和右后轮电机。电源向驱动电机、转向机构和跟随系统提供电源。跟随系统主要包括主控制器，主控制器包括定位模块、避障模块、数据处理模块、驱动模块和PID控制器。定位模块可采用视觉定位模块、超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块等中的一种定位模块或多种定位模块。定位模块主要是确定行李箱主人相对行李箱的方位、距离、角度、高度、轮廓、外部特征等位置信息。其中，视觉定位模块主要包括视觉传感器和视觉数据处理模块。无线定位模块以能拆卸的方式设置。无线定位模块包括行李箱主人携带的定位标签，以及设置在行李箱上作为基站的传感器。定位标签和传感器之间进行数据传输，以确定行李箱主人相对行李箱的位置。较佳地，定位模块中以不易受环境干扰的定位模块为主定位模块，其他定位模块为辅定位模块。可以视觉定位模块为主定位模块，其他的超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块为辅定位模块。较佳地，主控制器还包括报警模块。报警模块主要包括手机报警模块、箱子开关报警模块、轮子报警模块。若行李箱丢失，手机报警模块向行李箱主人的手机发送报警信息；行李本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于视觉传感器智能自动跟随方法，其特征在于，通过主控制器实现，主控制器包括视觉定位模块、避障模块、数据处理模块、驱动模块和PID控制器，主控制器如下实现：视觉定位模块采集行李箱主人及行李箱的环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息并发送至数据处理模块；数据处理模块收到位置信息后，建立以行李箱为原点的坐标系，通过人体识别算法识别出行李箱主人，并得到行李箱主人相对行李箱的坐标位置；避障模块获取行李箱主人至行李箱周边环境的避障信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息规划线路；数据处理模块根据规划线路发送指令给驱动模块，驱动模块分别驱动行李箱的左后轮电机和右后轮电机运转；数据处理模块根据规划线路发送指令给PID控制器，通过PID控制器使行李箱和行李箱主人之间的相对位置保持在设定范围内；主控制器使行李箱与行李箱主人如下保持同步：主控制器根据当前行李箱主人的步态、行走速度、行走方向和行走线路上的障碍物，预测行李箱主人下一步动作：行走速度、行走方向和行走线路；主控制器根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息以及预测信息，规划线路，并计算转向机构调整行李箱左前轮和右前轮的转向角度，以及左后轮电机和右后轮电机的转速。...

【技术特征摘要】
1.基于视觉传感器智能自动跟随方法，其特征在于，通过主控制器实现，主控制器包括视觉定位模块、避障模块、数据处理模块、驱动模块和PID控制器，主控制器如下实现：视觉定位模块采集行李箱主人及行李箱的环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息并发送至数据处理模块；数据处理模块收到位置信息后，建立以行李箱为原点的坐标系，通过人体识别算法识别出行李箱主人，并得到行李箱主人相对行李箱的坐标位置；避障模块获取行李箱主人至行李箱周边环境的避障信息，并发送至数据处理模块；数据处理模块根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息规划线路；数据处理模块根据规划线路发送指令给驱动模块，驱动模块分别驱动行李箱的左后轮电机和右后轮电机运转；数据处理模块根据规划线路发送指令给PID控制器，通过PID控制器使行李箱和行李箱主人之间的相对位置保持在设定范围内；主控制器使行李箱与行李箱主人如下保持同步：主控制器根据当前行李箱主人的步态、行走速度、行走方向和行走线路上的障碍物，预测行李箱主人下一步动作：行走速度、行走方向和行走线路；主控制器根据行李箱主人相对行李箱的坐标位置、避障信息以及预测信息，规划线路，并计算转向机构调整行李箱左前轮和右前轮的转向角度，以及左后轮电机和右后轮电机的转速。2.如权利要求1所述的基于视觉传感器智能自动跟随方法，其特征在于：所述主控制器还包括超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块中的一种或多种，超声波定位模块、无线定位模块和蓝牙定位模块分别采集环境信息，经分析获取行李箱主人相对行李箱的位置信息，并发送至所述数据处理模块。3.如权利要求1所述的基于视觉传感器智能自动跟随方法，其特征在于：所述避障模块包括视觉避障模块、超声波避障模块、红外避障模块和无线避障模块中的一种或多种合；所述避障模块还采集行李箱主人至行李箱周边环境上人流的行走线路趋势，并发送至所述数据处理模块；所述数据处理模块根据行李箱主人的坐标位置、行李箱的坐标位置、避障信息、人流的行走线路趋势规划线路。4.如权利要求1所述的基于视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慧聪，
申请(专利权)人：泉州市范特西智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35