一种交互式智能垃圾机器人及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种交互式智能垃圾机器人及其实现方法，方法包括：通过摄像头获取初始图像；对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像；对目标手势图像进行特征提取，得到手势特征；基于预设的手势识别模型，对手势特征进行手势识别，得到用户手势指令；根据用户手势指令，通过单片机向驱动装置发送第一控制信号，以及通过单片机向舵机发送第二控制信号；根据第一控制信号，通过驱动装置控制驱动轮工作；根据第二控制信号，通过舵机驱动桶盖翻转。本发明专利技术的机器人本体可移动且智能化程度高，大大减少了环卫工人的工作量，提高了工作效率，可广泛应用于智能设备技术领域。

An Interactive Intelligent Garbage Robot and Its Implementation

【技术实现步骤摘要】
一种交互式智能垃圾机器人及其实现方法
本专利技术涉及智能设备
，尤其是一种交互式智能垃圾机器人及其实现方法。
技术介绍
为了维护火车站外或者候车厅的环境卫生，在火车站的站前广场及候车大厅上通常设置有多个垃圾桶。每逢节假日，火车站的旅客流量陡增，垃圾量也随之增大。为此，环卫人员需要频繁地清理地上以及座位上的垃圾，以防止这些垃圾影响乘客的体验。然而，由于火车站的站前广场以及候车大厅面积较大，垃圾桶的间隔距离也较大。因此，人们扔垃圾的自觉性就会减少，更多的垃圾就会被无情地扔在地板或是座椅上，而捡垃圾的工作费时费力，导致环卫人员的工作效率较低，无暇承担其他环卫工作。传统的垃圾桶已经不能满足今天人们的需求。因此，设计一种可以移动且能与人完成交互式体验的智能垃圾桶已经成为了市场的趋势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种智能化程度高的交互式智能垃圾机器人及其实现方法，以减少环卫人员的工作量。一方面，本专利技术实施例提供了一种交互式智能垃圾机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括外壳、桶身和桶盖，所述外壳底部设有驱动底盘，所述驱动底盘内部安装有单片机和电池模块，所述驱动底盘的下部设有驱动轮和驱动装置，所述外壳上设有摄像头，所述桶盖上设有舵机；其中，所述摄像头，用于拍摄用户的手势图像信号，并将拍摄得到的手势图像信号发送至单片机；所述单片机，用于根据摄像头发送的手势图像信号，将触发的控制信号发送至驱动装置和舵机；所述驱动装置，用于根据单片机的控制信号来驱动所述驱动轮移动；所述舵机，用于根据单片机的控制信号，控制桶盖翻转；所述电池模块，用于为摄像头、单片机、驱动装置和舵机提供工作电源。进一步，还包括：避障模块，用于实时获取避障检测信号，并将避障检测信号发送至单片机；和/或，定位系统，用于实时获取机器人本体的位置信号，并将位置信号发送至单片机。进一步，还包括：语音识别及播报系统，用于识别用户的语音，及根据单片机的控制信号，进行语音播报；和/或，红外传感器，用于实时获取机器人本体周边的红外感应信号，并将所述红外感应信号发送至单片机。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种交互式智能垃圾机器人的实现方法，包括以下步骤：通过摄像头获取初始图像；对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像，所述图像预处理包括手势跟踪操作和手势分割操作；对目标手势图像进行特征提取，得到手势特征；基于预设的手势识别模型，对手势特征进行手势识别，得到用户手势指令；根据用户手势指令，通过单片机向驱动装置发送第一控制信号，以及通过单片机向舵机发送第二控制信号；根据第一控制信号，通过驱动装置控制驱动轮工作；根据第二控制信号，通过舵机驱动桶盖翻转。进一步，所述对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像这一步骤，包括以下步骤：采用帧差法对初始图像进行目标检测，得到目标手势；采用CamShiit目标跟踪算法对目标手势进行跟踪，得到初始目标手势图；对初始目标手势图进行分割处理，得到目标手势图像。进一步，所述采用CamShiit目标跟踪算法对目标手势进行跟踪，得到初始目标手势图这一步骤，包括以下步骤：确定目标手势的初始搜索窗；计算初始搜索窗零阶矩阵；根据初始搜索窗零阶矩阵计算初始搜索窗的质心；根据初始搜索窗的质心对初始搜索窗进行动态调节；根据调节后的搜索窗，获取初始目标手势图。进一步，所述对初始目标手势图进行分割处理，得到目标手势图像这一步骤，包括以下步骤：构建初始目标手势图与颜色属性之间的颜色空间；根据颜色空间对初始目标手势图进行二值化处理，得到目标手势图像；其中，所述构建初始目标手势图与颜色属性之间的颜色空间这一步骤，具体为：计算颜色空间的亮度、色相和饱和度；根据计算到的亮度、色相和饱和度，构建初始目标手势图与颜色属性之间的颜色空间。进一步，所述对初始目标手势图进行分割处理，得到目标手势图像这一步骤，还包括以下步骤：通过均值滤波法对目标手势图像进行第一噪声处理；通过中值滤波法对第一噪声处理的结果进行第二噪声处理；通过边缘检测算子检测第二噪声处理结果中的每个像素的邻域，并对所述邻域的灰度变化率进行量化处理；通过拉普拉斯边缘提取算法对量化处理的结果进行图像轮廓提取，得到优化的目标手势图像。进一步，所述对目标手势图像进行特征提取，得到手势特征这一步骤，包括以下步骤：基于Hu不变矩的特征提取方法对目标手势图像进行第一特征提取；基于傅立叶描述子的特征提取方法对第一特征提取的结果进行第二特征提取，得到手势特征。进一步，还包括以下步骤：通过避障模块实时获取避障检测信号，并将避障检测信号发送至单片机；和/或，通过定位系统实时获取机器人本体的位置信号，并将位置信号发送至单片机；和/或，识别用户的语音，并根据单片机的控制信号，通过语音识别及播报系统进行语音播报；和/或，通过红外传感器实时获取机器人本体周边的红外感应信号，并将所述红外感应信号发送至单片机。上述本专利技术实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本专利技术的实施例包括机器人本体，通过摄像头获取手势图像信号，通过单片机触发控制信号来控制驱动装置将机器人本体移动至用户位置，并控制舵机打开桶盖；本专利技术的机器人本体可移动且智能化程度高，大大减少了环卫工人的工作量，提高了工作效率。附图说明图1为本专利技术实施例的步骤流程图；图2为本专利技术实施例的智能垃圾机器人的结构示意图；图3为本专利技术实施例的智能垃圾机器人的结构框图。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步解释和说明。对于本专利技术实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。本专利技术实施例提供了一种交互式智能垃圾机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括外壳、桶身和桶盖，所述外壳底部设有驱动底盘，所述驱动底盘内部安装有单片机和电池模块，所述驱动底盘的下部设有驱动轮和驱动装置，所述外壳上设有摄像头，所述桶盖上设有舵机；其中，所述摄像头，用于拍摄用户的手势图像信号，并将拍摄得到的手势图像信号发送至单片机；所述单片机，用于根据摄像头发送的手势图像信号，将触发的控制信号发送至驱动装置和舵机；所述驱动装置，用于根据单片机的控制信号来驱动所述驱动轮移动；所述舵机，用于根据单片机的控制信号，控制桶盖翻转；所述电池模块，用于为摄像头、单片机、驱动装置和舵机提供工作电源。进一步作为优选的实施方式，还包括：避障模块，用于实时获取避障检测信号，并将避障检测信号发送至单片机；以使单片机触发相应的控制信号来控制驱动装置的工作，避免机器人本体撞击障碍物。和/或，定位系统，用于实时获取机器人本体的位置信号，并将位置信号发送至单片机。进一步作为优选的实施方式，还包括：语音识别及播报系统，用于识别用户的语音，及根据单片机的控制信号，进行语音播报；和/或，红外传感器，用于实时获取机器人本体周边的红外感应信号，并将所述红外感应信号发送至单片机。本专利技术实施例还提供了一种交互式智能垃圾机器人的实现方法，包括以下步骤：通过摄像头获取初始图像；对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像，所述图像预处理包括手势跟踪操作和手势分割操作；对目标手势图像进行特征提取，得到手势特征；基于预设的手势识别模型，对手势特征进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交互式智能垃圾机器人，其特征在于：包括机器人本体，所述机器人本体包括外壳、桶身和桶盖，所述外壳底部设有驱动底盘，所述驱动底盘内部安装有单片机和电池模块，所述驱动底盘的下部设有驱动轮和驱动装置，所述外壳上设有摄像头，所述桶盖上设有舵机；其中，所述摄像头，用于拍摄用户的手势图像信号，并将拍摄得到的手势图像信号发送至单片机；所述单片机，用于根据摄像头发送的手势图像信号，将触发的控制信号发送至驱动装置和舵机；所述驱动装置，用于根据单片机的控制信号来驱动所述驱动轮移动；所述舵机，用于根据单片机的控制信号，控制桶盖翻转；所述电池模块，用于为摄像头、单片机、驱动装置和舵机提供工作电源。

【技术特征摘要】
1.一种交互式智能垃圾机器人，其特征在于：包括机器人本体，所述机器人本体包括外壳、桶身和桶盖，所述外壳底部设有驱动底盘，所述驱动底盘内部安装有单片机和电池模块，所述驱动底盘的下部设有驱动轮和驱动装置，所述外壳上设有摄像头，所述桶盖上设有舵机；其中，所述摄像头，用于拍摄用户的手势图像信号，并将拍摄得到的手势图像信号发送至单片机；所述单片机，用于根据摄像头发送的手势图像信号，将触发的控制信号发送至驱动装置和舵机；所述驱动装置，用于根据单片机的控制信号来驱动所述驱动轮移动；所述舵机，用于根据单片机的控制信号，控制桶盖翻转；所述电池模块，用于为摄像头、单片机、驱动装置和舵机提供工作电源。2.根据权利要求1所述的一种交互式智能垃圾机器人，其特征在于：还包括：避障模块，用于实时获取避障检测信号，并将避障检测信号发送至单片机；和/或，定位系统，用于实时获取机器人本体的位置信号，并将位置信号发送至单片机。3.根据权利要求1所述的一种交互式智能垃圾机器人，其特征在于：还包括：语音识别及播报系统，用于识别用户的语音，及根据单片机的控制信号，进行语音播报；和/或，红外传感器，用于实时获取机器人本体周边的红外感应信号，并将所述红外感应信号发送至单片机。4.一种交互式智能垃圾机器人的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：通过摄像头获取初始图像；对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像，所述图像预处理包括手势跟踪操作和手势分割操作；对目标手势图像进行特征提取，得到手势特征；基于预设的手势识别模型，对手势特征进行手势识别，得到用户手势指令；根据用户手势指令，通过单片机向驱动装置发送第一控制信号，以及通过单片机向舵机发送第二控制信号；根据第一控制信号，通过驱动装置控制驱动轮工作；根据第二控制信号，通过舵机驱动桶盖翻转。5.根据权利要求4所述的一种交互式智能垃圾机器人的实现方法，其特征在于：所述对初始图像进行图像预处理，得到目标手势图像这一步骤，包括以下步骤：采用帧差法对初始图像进行目标检测，得到目标手势；采用CamShiit目标跟踪算法对目标手势进行跟踪，得到初始目标手势图；对初始目标手势图进行分割处理，得到目标手势图像。6.根据权利要求5所述的一种交互式智...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长红，余卓权，谢伟敏，朱亮宇，钟一鸣，彭绍湖，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44