一种基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人。包括手机客户端、机器人主体、储物箱箱盖、触控显示屏幕、轮子、侧端盖、深度摄像头、鱼眼摄像头；客户端安装于智能手机；机器人主体包括控制模块、动力模块、语音识别模块；深度摄像头位于机器人主体的前部；鱼眼摄像头位于机器人主体的前部和两侧。本发明专利技术主要针对室外环境，如商场、车站和机场等，可实现目标识别、自平衡、载物跟随、自动避障、动态地图构建、智能路径规划、多机器人协同作业、GPS定位、自动驾驶等功能。本发明专利技术采用深度信息和全景信息结合的方式，且无需被跟随目标额外佩戴定位装置；机器人主体内置GPS全球定位系统，辅助机器人进行导航、定位等功能。

A two wheeled self balancing following service robot based on depth information and panoramic information

The invention relates to a two wheel self balancing following service robot based on depth information and panoramic information. Including mobile phone client, a robot body, a storage box lid, touch display screen, wheels, side cover, depth camera, fisheye camera; client installed on the smart mobile phone; the robot body comprises a control module, power module, voice recognition module; the front camera is located in the depth of the robot body; the camera is located at the front of the body of robot fish and on both sides. The invention is mainly for outdoor environment, such as shopping malls, railway stations and airports, can realize target recognition, self balance, load tracking, automatic obstacle avoidance, dynamic map building, intelligent path planning and multi robot collaboration, GPS positioning and automatic driving function. The invention adopts the depth information and panoramic information combination, and there is no need to be extra wear to follow the target positioning device; the robot body built-in GPS global positioning system, navigation, positioning and other functions to assist the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人
本专利技术涉及机器人领域，特别涉及一种基于深度信息和全景信息的可跟随人体的两轮自平衡服务机器人。
技术介绍
国际机器人联合会(InternationalFederationofRobotics，IFR)对个人/家庭用服务机器人可分为以下几种：家政服务机器人、助老助残机器人、教育娱乐机器人等。个人/家庭用服务机器人中，家政服务机器人指的是能够代替人完成一些家庭日常服务工作的机器人，能够进行防盗监测、卫生清洁、物品搬运、家电控制，以及报时催醒、家用统计等工作，但家政服务机器人的主要工作地点是在室内，目前市场上商业化比较成功的家政服务机器人虽然价格不高，但功能比较单一，只能完成既定任务，且无法满足针对室外的服务需求。助老助残机器人产品主要功能是辅助老年人和残疾人的日常生活，针对特定用户的特定需求，如帮助老人行走或者帮助有身体缺陷的人吃饭、打字等，需要根据人类的指令完成各种不同的任务，其灵活性和安全性都有待提高。教育娱乐机器人主要针对儿童早期教育、陪伴、娱乐等。服务机器人中采用四轮移动方式的较多，但是在保证电机不易被烧坏的情况下，四轮移动方式所需要的电机、驱动器数量比两轮的要多，且对电量的消耗更大；履带移动方式也存在能耗高、噪声大、对地形的适应性不好等缺点。在保证功能满足的前提下，采用两轮自平衡方式更具优势。本专利技术主要针对室外环境，如商场、街道、车站和机场等，可以实现目标识别、自平衡、载物跟随、自动避障、即时定位与地图构建、智能路径规划、多机器人协同作业、GPS定位等功能，在地图构建完成的情况下，配合GPS定位系统还能进行自动驾驶到达指定目标地点，完成物品投递等任务。中国专利CN105563451A公开了一种智能跟随机器人，该专利需要使目标人体佩戴专门的定位装置，机器人利用查找定位装置的方位来进行跟随，无线信号传输不稳定且容易被环境干扰，同时该机器人采用履带移动方式，重量和体积都较大，需要的电量也比较高。中国专利CN106054897A公开了一种可以进行人体跟随的机器人，该专利采用图像处理和红外线处理结合的方式进行跟随目标识别，但是红外信号容易受各种热源、光源、射频辐射、热气流的干扰；且被动红外信号穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡；当环境温度较高且和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，会造成短时失灵。中国专利CN105751217A公开了一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人，采用蓝牙测距和蓝牙定位模块，但由于蓝牙传输协议和其他2.4G设备一样，都是共用这一频段的信号，尤其在室外环境下会导致信号互相干扰情况比较严重，同时，蓝牙协议并不是一项免费的技术，任何使用这项技术的厂商都要向蓝牙技术联盟(BluetoothSpecialInterestGroup)交纳专利费，而这部分费用也会体现在机器人成本中。从现代社会的发展和市场需求角度出发，不仅要求跟随机器人能够进行3D空间定位寻找跟随目标，还能够在跟随的同时进行实时动态地图构建，主动避开障碍物，在无跟随目标状态下，能够根据已得地图联合GPS全球定位系统进行智能路径规划、自动驾驶，到达目标地点完成既定任务。同时本专利技术所采用的基于深度信息和全景信息的跟随方案，寻找跟随目标不依赖于额外佩戴的定位装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于深度信息和全景信息的两轮跟随机器人，以解决上述
技术介绍
中的不足，本专利技术采用的深度摄像头主要获取被跟随者的距离信息，据此计算出机器人的跟随速度，鱼眼摄像头主要获取和预测被跟随者的运动轨迹信息，决定机器人的跟随方向。本专利技术可在诸如商场、街道、车站和机场等室外环境中，可以实现目标识别、自平衡、载物跟随、自动避障、即时定位与地图构建、智能路径规划、多机器人协同作业等功能，在地图构建完成的情况下，配合GPS全球定位系统还能进行自动驾驶到达指定目标地点，完成物品投递等任务。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种基于深度信息和全景信息的两轮跟随机器人，包括手机客户端、机器人主体、储物箱箱盖、触控显示屏幕、轮子、侧端盖、深度摄像头、鱼眼摄像头；所述手机客户端安装于智能手机，显示机器人的相关信息、对机器人进行控制和进行必要状态下的机器人定位，所述机器人主体包括控制模块、动力模块、语音识别模块；所述储物箱箱盖位于机器人主体内部储物箱的上方；所述触控显示屏幕位于储物箱箱盖的上方，用以进行触摸控制和显示机器人电量等相关信息；所述轮子位于机器人主体的两侧；所述侧端盖位于机器人主体的两侧；所述深度摄像头位于机器人主体的前部；所述鱼眼摄像头位于机器人主体的前部和两侧。优选的，所述机器人控制模块主要包括触控显示屏、主板电路、驱动器，所述主板电路包括GPS全球定位系统、无线信号发射模块和无线信号接收模块。进一步的，所述无线信号发射模块用于发射无线信号和手机客户端相连，所述无线信号接收模块至少有三个，分别位于机器人主体的两端和储物箱箱盖内，用来接收手机客户端的指令，无线信号发射模块和无线信号接收模块用于实现机器人和手机客户端之间的通讯，当机器人目标丢失或者传输距离超过限制时，手机客户端予以响铃、振动提醒。所述手机客户端是辅助工具，并不是必要的，在没有手机客户端的情况下，机器人控制模块仍旧能够工作，机器人仍旧能够进行跟随。进一步的，所述驱动器用以连接主板电路和电机，将主板电路的控制指令转换成电机转速，控制机器人行走。进一步的，所述主板电路在机器人工作状态下，需要保证机器人处于自平衡状态。优选的，所述动力模块主要包括锂电池、电机、减速器、传动装置、刹车装置、锁定装置。进一步的，所述锂电池和电机位于机器人主体的下部，增加机器人行进的稳定性，所述减速器位于机器人主体的下部和电机相连，用于降低电机转速，增大扭矩。进一步的，所述传动装置将减速器输出的扭矩传递给轮子，所述刹车装置用于紧急情况、坡路行进等情况时的减速，所述锁定装置用于机器人停止时候的运动锁定。优选的，所述触控显示屏幕除显示机器人相关信息外，也可通过相关触控操作，用于对机器人的直接控制，触控完成后在预定时间内锁屏，锁屏后可显示相关动画，在手机客户端进行操作设置的前提下，触控显示屏幕显示相关动画回应手机客户端的操作和设置。优选的，所述深度摄像头至少有两个，位于机器人主体的前部，用于捕捉被跟随者的距离信息和环境信息，并根据距离信息计算出机器人的跟随速度，同时进行动态地图构建。优选的，所述鱼眼摄像头至少有三个，位于机器人主体的前部和两侧，主要获取和预测被跟随者的运动轨迹信息和环境信息，辅助识别被跟随目标和动态地图构建。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下所述：本专利技术无需被跟随目标额外佩戴定位装置，识别被跟随目标通过摄像头和软件算法实现；采用两轮自平衡系统，减少电机、驱动器、减速器等装置数目，结构简单，控制容易实现；机器人主体内置GPS全球定位系统，辅助机器人进行导航、定位、即时定位与地图构建、路径规划等，必要时候可以对机器人主体定位，容易找回；开发了手机客户端，方便被跟随者进行相关控制、设置和了解机器人相关信息，特殊情况下能进行提醒，防止跟丢和遗失；采用基于深度信息和全景信息的方式，深度摄像头保证机器人的跟随速度，鱼限摄像头保证机器人的跟随方向，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人，其特征在于，包括手机客户端(1)、机器人主体(2)、储物箱箱盖(3)、触控显示屏幕(4)、侧端盖(5)、鱼眼摄像头(6)、轮子(7)、深度摄像头(8)；所述手机客户端(1)安装于智能手机，可显示机器人的相关信息、对机器人进行控制和进行必要状态下的机器人定位，所述机器人主体(2)包括控制模块、动力模块、语音识别模块；所述储物箱箱盖(3)位于机器人主体(2)内部储物箱的上方；所述触控显示屏幕(4)位于储物箱箱盖(3)的上方，用以进行触摸控制和显示机器人电量等相关信息；所述侧端盖(5)位于机器人(2)主体的两侧；所述鱼眼摄像头(6)位于机器人主体(2)的前部和两侧；所述轮子(7)位于机器人主体(2)的两侧；所述深度摄像头(8)位于机器人主体(2)的前部。

【技术特征摘要】
1.一种基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人，其特征在于，包括手机客户端(1)、机器人主体(2)、储物箱箱盖(3)、触控显示屏幕(4)、侧端盖(5)、鱼眼摄像头(6)、轮子(7)、深度摄像头(8)；所述手机客户端(1)安装于智能手机，可显示机器人的相关信息、对机器人进行控制和进行必要状态下的机器人定位，所述机器人主体(2)包括控制模块、动力模块、语音识别模块；所述储物箱箱盖(3)位于机器人主体(2)内部储物箱的上方；所述触控显示屏幕(4)位于储物箱箱盖(3)的上方，用以进行触摸控制和显示机器人电量等相关信息；所述侧端盖(5)位于机器人(2)主体的两侧；所述鱼眼摄像头(6)位于机器人主体(2)的前部和两侧；所述轮子(7)位于机器人主体(2)的两侧；所述深度摄像头(8)位于机器人主体(2)的前部。2.根据权利要求1所述的基于深度信息和全景信息的两轮自平衡跟随服务机器人，其特征在于，机器人控制模块包括触控显示屏、主板电路、驱动器。3.根据权利要求1所述的触控显示屏幕，其特征在于，除显示机器人相关信息外，也可通过相关触控操作用于对机器人的直接控制，触控完成后在预定时间内锁屏，锁屏后可显示相关动画，在手机客户端进行操作设置的前提下，触控显示屏幕显示相关动画回应手机客户端的操作和设置。4.根据权利要求1所述的主板电路，其特征在于，包括GPS全球定位系统、无线信号发射模块和无线信号接收模块，驱动器外接电机。无线信号发射模块用于发射无线信号和手机客户端相连，且为了保持信号接收稳定，安装了至少三个无线信号接收模块，分别位于机器人主体侧端盖内和储物箱箱盖内，用来接收手机客户端的指令，无线信号发射模块和无线信号接收模块用于实现机器人和手机客户端之间的通讯；当机器人目标丢失或者传输距离超过限制时，手机客户端予...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雯君，罗杰，周杨，田应仲，李龙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31