一种机器人的人体自动跟随方法技术

本发明专利技术提供一种机器人的人体自动跟随方法及跟随式旱烟净化机器人，融合深度相机采集的图像数据与激光雷达采集的点云数据，获取跟随目标的最优位置，调整机器人的方向和速度，对跟随目标进行跟随。通过激光雷达弥补深度相机的视野比较小的问题，保障检测精度，精准定位人体位置，实现自动跟随。实现自动跟随。实现自动跟随。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的人体自动跟随方法


[0001]本专利技术涉及到机器人
，特指一种机器人的人体自动跟随方法。

技术介绍

[0002]随着传感器技术的不断突破和信息科技的高速发展，机器人技术已广泛应用于各行各业。在人机交互方面的需求也日益增多，尤其是服务机器人，人体自动跟随是其中一个重要的环节，很多特殊场景中需要机器人能够跟随人体，如应用在铁库车辆检修大库中的旱烟净化机器人。由于一个车间里往往设置有多个焊接工位，使得整个车间很多地方都需要净化机来净化烟尘污染，将人体自动跟随技术应用在净化机中，无需控制净化机的净化路径，能够省去路径规划的繁琐过程。
[0003]目前人体自动跟随技术主要有三种：第一种是采用传感器定位模块，如蓝牙、射频技术等，需要使用人员佩戴相对应的传感器，且无法判断障碍物；第二种是基于深度相机，如Kinect、Realsense等，检测精度高且可以识别大多数障碍物，但是深度相机的视角有限，一般不高于70
°
，人体的横向走动和转弯容易超出深度相机的视野；第三种是激光雷达，检测范围广且可以识别大多数障碍物，但是受激光雷达本身数据信息量少的限制，容易造成误检测或者检测丢失的情况。

技术实现思路

[0004]针对上述不足，本专利技术解决的技术问题在于提供一种机器人的人体自动跟随方法及跟随式旱烟净化机器人，融合深度相机与激光雷达，通过激光雷达弥补深度相机的视野比较小的问题，保障检测精度，精准定位人体位置，实现自动跟随。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种机器人的人体自动跟随方法，所述机器人包括视觉模块、激光雷达、控制处理系统，所述方法包括以下步骤：步骤1，跟随目标站在机器人正前方特定区域内，机器人检测到跟随目标后进入跟随模式；步骤2，所述视觉模块获取图像信息并发送至所述控制处理系统，所述控制处理系统通过骨架识别算法对所述图像信息进行处理，获得跟随目标的第一位置信息，所述第一位置信息包括检测到跟随目标在视觉坐标系下的坐标点集合；步骤3，所述激光雷达采集点云数据并发送至所述控制处理系统，所述控制处理系统通过人腿识别算法对所述点云数据进行处理，获得跟随目标的第二位置信息，所述第二位置信息包括检测到跟随目标在激光坐标系下的坐标点集合；步骤4，将所述第一位置信息和第二位置信息转化到机器人坐标系下，并进行融合与筛选，获得跟随目标的最优位置；步骤5，根据所述跟随目标的最优位置，通过PID算法，调整机器人的方向和速度，对跟随目标进行跟随；
步骤6，重复步骤2
‑
5，直至机器人与跟随目标之间的角度和距离的偏差值低于预设值。
[0006]优选地，步骤1包括以下步骤：步骤1.1，跟随目标站在机器人正前方特定区域内；所述特定区域为预设的能够检测到跟随目标的区域；步骤1.2，所述视觉模块获取图像信息并发送至所述控制处理系统，所述激光雷达采集点云数据并发送至所述控制处理系统；步骤1.3，所述控制处理系统根据所述图像信息，判断机器人正前方特定区域内是否存在跟随目标，如果是，则控制机器人进入跟随模式，并记录当前检测到的人体位置为初始时刻的最优位置，进行步骤2；如果否，则进行步骤1.4；步骤1.4，所述控制处理系统根据所述点云数据，判断机器人正前方特定区域内是否存在跟随目标，如果是，则控制机器人进入跟随模式，并记录当前检测到的人体位置为初始时刻的最优位置，进行步骤2；如果否，则返回步骤1.2。
[0007]优选地，步骤4包括以下步骤：步骤4.1，将视觉坐标系下的坐标点集合转换成机器人坐标系下的坐标点集合；步骤4.2，将激光坐标系下的坐标点集合转换成机器人坐标系下的坐标点集合；步骤4.3，遍历机器人坐标系下的所有坐标点，分别计算与上一时刻的最优位置的直线距离，筛选出距离上一时刻的最优位置最近的坐标点，记录为当前时刻的最优位置。
[0008]优选地，步骤4还包括以下步骤：步骤4.4，获取步骤4.3中计算的与上一时刻的最优位置的最近直线距离，判断所述最近直线距离是否大于预设最大跳变距离；如果是，则判定机器人丢失，退出跟随模式。
[0009]所述视觉模块为深度相机。
[0010]一种跟随式旱烟净化机器人，采用一种机器人的人体自动跟随方法，所述跟随式旱烟净化机器人包括视觉模块、激光雷达、控制处理系统、升降吸烟管、机器人本体；所述视觉模块用于获取图像信息并发送至所述控制处理系统；所述控制处理系统用于通过骨架识别算法对所述图像信息进行处理，获得跟随目标的第一位置信息，所述第一位置信息包括检测到跟随目标在视觉坐标系下的坐标点集合；所述激光雷达用于采集点云数据并发送至所述控制处理系统；所述控制处理系统用于通过人腿识别算法对所述点云数据进行处理，获得跟随目标的第二位置信息，所述第二位置信息包括检测到跟随目标在激光坐标系下的坐标点集合；所述控制处理系统还用于将所述第一位置信息和第二位置信息转化到机器人坐标系下，并进行融合与筛选，获得跟随目标的最优位置；所述控制处理系统还用于根据所述跟随目标的最优位置，通过PID算法，调整机器人的方向和速度，对跟随目标进行跟随；所述控制处理系统还用于在接收到进入净化模式的指令后，控制所述升降吸烟管进行旱烟净化。
[0011]优选地，所述升降吸烟管设置在所述机器人本体上，包括吸烟口、吸烟管和升降装
置；所述吸烟管的一端与所述吸烟口连接，另一端与所述升降装置连接，所述升降装置用于在所述控制处理系统的控制下，带动所述吸烟管上下移动。
[0012]与现有技术相比较，本专利技术提供一种机器人的人体自动跟随方法及跟随式旱烟净化机器人，融合深度相机采集的图像数据与激光雷达采集的点云数据，获取跟随目标的最优位置，调整机器人的方向和速度，对跟随目标进行跟随。通过激光雷达弥补深度相机的视野比较小的问题，保障检测精度，精准定位人体位置，实现自动跟随。
附图说明
[0013]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0014]图1为本专利技术一种机器人的人体自动跟随方法的方法流程图；图2为本专利技术一种跟随式旱烟净化机器人的结构示意图。
[0015]其中：1
‑
视觉模块；2
‑
激光雷达；3
‑
控制处理系统；4
‑
机器人本体；5
‑
升降吸烟管，51
‑
吸烟口，52
‑
吸烟管，53
‑
升降装置。
具体实施方式
[0016]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0017]本专利技术提供一种机器人的人体自动跟随方法，所述机器人包括视觉模块、激光雷达、控制处理系统，所述方法包括以下步骤：步骤1，跟随目标站在机器人正前方特定区域内，机器人检测到跟随目标后进入跟随模式；步骤2，所述视觉模块获取图像信息并发送至所述控制处理系统，所述控制处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的人体自动跟随方法，所述机器人包括视觉模块、激光雷达、控制处理系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，跟随目标站在机器人正前方特定区域内，机器人检测到跟随目标后进入跟随模式；步骤2，所述视觉模块获取图像信息并发送至所述控制处理系统，所述控制处理系统通过骨架识别算法对所述图像信息进行处理，获得跟随目标的第一位置信息，所述第一位置信息包括检测到跟随目标在视觉坐标系下的坐标点集合；步骤3，所述激光雷达采集点云数据并发送至所述控制处理系统，所述控制处理系统通过人腿识别算法对所述点云数据进行处理，获得跟随目标的第二位置信息，所述第二位置信息包括检测到跟随目标在激光坐标系下的坐标点集合；步骤4，将所述第一位置信息和第二位置信息转化到机器人坐标系下，并进行融合与筛选，获得跟随目标的最优位置；步骤5，根据所述跟随目标的最优位置，通过PID算法，调整机器人的方向和速度，对跟随目标进行跟随；步骤6，重复步骤2
‑
5，直至机器人与跟随目标之间的角度和距离的偏差值低于预设值。2.根据权利要求1所述的一种机器人的人体自动跟随方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：步骤1.1，跟随目标站在机器人正前方特定区域内；所述特定区域为预设的能够检测到跟随目标的区域；步骤1.2，所述视觉模块获取图像信息并发送至所述控制处理系统，所述激光雷达采集点云数据并发送至所述控制处理系统；步骤1.3，所述控制处理系统根据所述图像信息，判断机器人正前方特定区域内是否存在跟随目标，如果是，则控制机器人进入跟随模式，并记录当前检测到的人体位置为初始时刻的最优位置，进行步骤2；如果否，则进行步骤1.4；步骤1.4，所述控制处理系统根据所述点云数据，判断机器人正前方特定区域内是否存在跟随目标，如果是，则控制机器人进入跟随模式，并记录当前检测到的人体位置为初始时刻的最优位置，进行步骤2；如果否，则返回步骤1.2。3.根据权利要求1所述的一种机器人的人体自动跟随方法，其特征在于，步骤4包括以下步骤：步骤4.1，将视觉坐标系下的坐标点集合转换成机器人坐标系下的坐标点集合；...

【专利技术属性】
技术研发人员：石飞，邓杨，郑九兵，
申请(专利权)人：南京景曜智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：