基于激光传感器的移动机器人人体跟踪系统及跟踪方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于激光传感器的移动机器人人体跟随系统，包括目标检测单元、目标确定单元以及运动控制单元；目标检测单元，用于扫描前方数据，确定疑似人体目标；目标确定单元，用于对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息；运动控制单元，根据确定的人体数据信息控制机器人本体的运动。保证机器人可良好的在室内有干扰的情况下实现自主跟随，同时提高了跟随的鲁棒性和跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人领域，特别设计一种基于激光传感器的移动机器人人体跟踪系统及跟踪方法。
技术介绍
目标人跟随是人机交互研究中的一个热点问题，在移动机器人领域中有着广泛的应用需求，目前已有的机器人跟随系统主要基于视觉传感器、激光测距传感器或者两者结合的方法，基于视觉传感器的方法复杂，尤其是对于一个依靠激光传感器来实现定位和避障的机器人，必须要增加视觉传感器。如采用单一的激光传感器，则对目标人物的采集方法较为单一，易受环境中相似物体干扰。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中机器人在人体跟随时易受到多个目标干扰的缺陷，提供一种基于激光传感器的人体跟随方法，该方法可使机器人在有干扰的情况下保持跟随同一目标，操作简单，易于实现。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种基于激光传感器的移动机器人人体跟踪系统，包括目标检测单元、目标确定单元以及运动控制单元；目标检测单元，用于扫描前方数据，确定疑似人体目标；目标确定单元，用于对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息；运动控制单元，根据确定的人体数据信息控制机器人本体的运动。优选的，目标检测单元包括扫描模块、数据点转换模块、第一判断模块及第一筛选模块；扫描模块，用于扫描机器人前方数据点，并将扫描的数据点发送给数据点转换模块；数据点转换模块，用于将数据点转换为机器人坐标上的标准数据点；第一判断模块，用于筛选出代表障碍物的各个点集；第一筛选模块，用于根据各个点集判断出疑似人体的候选点集。优选的，目标确定单元包括：目标选取模块、坐标转换模块、确定模块；目标选取模块，用于选取候选点集中间点的位置作为疑似候选目标人位置；坐标转换模块，用于将疑似候选目标人位置转为世界坐标系坐标值；确定模块，初始时刻，让真实的目标人物站在机器人的前方，将距离机器人最近的疑似候选目标人位置作为最终确定的目标人的位置；第二个扫描周期及以后，筛选出疑似目标人候选点中与上一扫描周期最终确定的目标人候选点距离最近的点作为跟随目标。本专利技术还提供一种基于激光传感器的移动机器人人体跟踪方法，包括如下步骤：扫描机器人前方数据，确定疑似人体目标的数据点；对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息；根据确定的跟随目标信息控制机器人本体的运动。优选的，所述扫描机器人前方数据，确定疑似人体目标的数据点具体为：扫描机器人前方数据；将所述数据点转换为机器人坐标系中的标准数据点；根据标准数据点筛选出代表各个障碍物的点集；根据各个点集判断出疑似人体的候选点集。优选的，扫描距离在5米，扫描角度为机器人本体前方180°范围内的数据。优选的，对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息具体步骤为：取候选点集中间点的位置作为疑似候选目标人位置，并将其转为世界坐标系坐标；再次扫描所有候选点集后，筛选出与上一扫描周期最终确定的目标人候选点距离最近的候选点作为跟随目标。采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：本专利技术可实现机器人自动跟随人体运动的功能，可以检测人体腿部特征，根据人的上一刻运动位置排除其他的干扰目标，保证机器人可良好的在室内有干扰的情况下实现自主跟随，同时提高了跟随的鲁棒性和跟踪精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的机器人人体跟随系统结构框图；图2为本专利技术实施例提供的机器人人体跟随方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1为本专利技术实施例提供的机器人人体跟随系统的工作原理图，包括目标检测单元110、目标确定单元120以及运动控制单元130。目标检测单元110用于扫描前方数据，确定疑似人体目标。目标确定单元120用于对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息。运动控制单元130根据确定的人体数据信息控制机器人本体100的运动。进一步的，目标检测单元110包括扫描模块111、数据点转换模块112、第一判断模块113及第一筛选模块114。扫描模块111，用于扫描机器人前方数据点，并将扫描的数据点发送给数据点转换模块112。所述扫描模块111为一激光传感器，其可以按扫描角度从小到大扫描机器人前方270°、角度分辨率0.25°、距离范围在0.05米～30米之内的所有数据点。根据需要，本实施例只取距离在5米，扫描角度为机器人本体前方180°范围内的数据点。数据点转换模块112，用于将数据点转换为机器人坐标上的标准数据点。第一判断模块113，用于筛选出代表障碍物的各个点集。第一筛选模块114，用于根据各个点集判断出疑似人体的候选点集。所述目标确定单元120包括：目标选取模块121、坐标转换模块122、确定模块123。目标选取模块121，用于选取候选点集中间点的位置作为疑似候选目标人位置，坐标转换模块122，用于将疑似候选目标人位置转为世界坐标系坐标值；确定模块123，初始时刻，让真实的目标人物站在机器人的前方，将距离机器人最近的疑似候选目标人位置作为最终确定的目标人的位置；第二个扫描周期及以后，筛选出疑似目标人候选点中与上一扫描周期最终确定的目标人候选点距离最近的点作为跟随目标。具体为，扫描模块111再次扫描所有候选点集后，与上一时刻确定模块123确定的目标人的位置相比较，如果两者之间距离大于1米，则删除此候选点；如果小于1米，则保留此候选点。一般的，由于激光传感器的扫描周期非常短，因此人体的移动距离不会很大。运动控制单元130用于跟随目标位置信息，并控制机器人本体100朝跟随目标运动。请参阅图2，图2为本专利技术实施例提供的基于激光传感器的移动机器人人体跟踪方法，包括以下步骤：步骤S10：激光传感器扫描机器人前方数据，确定疑似人体目标的数据点。步骤S101：激光传感器扫描机器人前方数据。本实施例中，可用激光传感器扫描机器人前方数据，其可以按扫描角度从小到大扫描机器人前方270°、角度分辨率0.25°、距离范围在0.05米～30米之内的所有数据点。根据需要，本实施例只取距离在5米，扫描角度为机器人本体前方180°范围内的数据点。激光传感器安装在机器人本体上距离地面0.23米处。步骤S102：将所述数据点转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光传感器的移动机器人人体跟踪系统，其特征在于，包括目标检测单元、目标确定单元以及运动控制单元；目标检测单元，用于扫描前方数据，确定疑似人体目标；目标确定单元，用于对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人体信息；运动控制单元，根据确定的人体数据信息控制机器人本体的运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光传感器的移动机器人人体跟踪系统，其特征在
于，包括目标检测单元、目标确定单元以及运动控制单元；
目标检测单元，用于扫描前方数据，确定疑似人体目标；
目标确定单元，用于对疑似人体目标信息进行判断，获取最终人
体信息；
运动控制单元，根据确定的人体数据信息控制机器人本体的运
动。
2.如权利要求1所述的人体跟踪系统，其特征在于，所述目标
检测单元包括扫描模块、数据点转换模块、第一判断模块及第一筛选
模块；
扫描模块，用于扫描机器人前方数据点，并将扫描的数据点发送
给数据点转换模块；
数据点转换模块，用于将数据点转换为机器人坐标上的标准数据
点；
第一判断模块，用于筛选出代表障碍物的各个点集；
第一筛选模块，用于根据各个点集判断出疑似人体的候选点集。
3.如权利要求1所述的人体跟踪系统，其特征在于，所述目标
确定单元包括：目标选取模块、坐标转换模块、确定模块；
目标选取模块，用于选取候选点集中间点的位置作为疑似候选目
标人位置；坐标转换模块，用于将疑似候选目标人位置转为世界坐标
系坐标值；
确定模块，初始时刻，让真实的目标人物站在机器人的前方，将
距离机器人最近的疑似候选目标人位置作为最终确定的目标人的位
置；第二个扫描周期及以后，筛选出疑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燊，邹风山，徐方，刘晓帆，董状，宋吉来，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21