本发明专利技术公开一种基于多传感器融合的助行机器人三维环境识别系统及方法，包括：ARM信息处理模块、工控机模块、下位机运动控制模块；ARM信息处理模块对采集的数据进行处理后，建立三维场景重建及目标跟踪信息，发送至工控机模块；工控机模块接收用户的指令，利用GPS生成导航地图，将三维场景重建及目标跟踪信息与导航地图相结合生成运动路径规划信息，发送至下位机运动控制模块；下位机控制模块根据该信息驱动控制助行机器人产生相应动作，同时反馈运动信息至工控机模块。本发明专利技术将多个传感器融合，为助行机器人建立真实的三维环境，生成较优的运动路径实现助行机器人的安全、平稳、可靠行走，实现对目标有效跟踪，提高了助行机器人智能化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息工程
，尤其涉及一种基于多传感器融合的助行机器人三维环境识别系统及方法。
技术介绍
助行机器人主要针对老年人或行动不便的残疾人如盲人等的安全、自主行动，对提高老年人和残疾人的生活质量，减轻家庭社会负担具有极其重要的意义。实现助行机器人对三维复杂环境的识别则是助行机器人关键技 术之一，其有效性、可靠性直接决定了助行机器人技术能否实际应用的成败。传统的助行机器人技术一般是利用诸如GPS进行地图导航，或利用图像处理设备、超声波等传感器对盲道进行检测，这种技术重视的是对助行机器人的行走路径的识别、导航，而忽略了对助行机器人所处环境的识别。助行机器人的使用者不仅仅是希望借助助行机器人从一个地方到达另一个地方，还希望助行机器人帮助他们对其所处的环境进行识别、对其感兴趣的人或物进行跟踪。而对于弱视者来说，他们从一个地方到另一个地方，GPS建立的导航数据仅可以为他们提供一个粗的路径信息，至于路况、障碍物等信息还需要通过图像或超声波传感器来完成。但是，当他们到达目的地时或在其活动场所进行活动时，助行机器人不仅需要产生活动路径，还要对其所处的环境进行识别和跟踪，例如弱视者或老年人也希望像正常人一样和家人一起在独立的散步或逛商场而不是由家人推着他们散步或逛商场，要实现这一功能，就需要实现对助行机器人三维环境的识别和目标的跟踪，但是由于GPS不能提供三维信息，再加上其精度的影响，仅靠GPS不能满足此要求，通过图像传感器尽管能提供周围环境的信息，但是提供的二维信息，也不能满足三维环境识别和目标跟踪的要求，所以传统的技术通过采用GPS定位和地图创建实现导航功能，通过采用图像处理技术和超声波技术仅能实现在小环境下的路径规划和避障功能。这些技术没有涉及到为使用者提供目标选择、目标识别、目标跟踪，不能为使用者提供好的、人性化的用户体验，这种不足有待必改进和提高。现有技术中公开了 “一种智能导盲车”(中国专利技术专利申请号200610088153. I),该车通过超声波测障探头，实现盲道的探测，然而该系统仅能用于有盲道的地方，实现盲道的探测和导引，而没有GPS全局地图导航，更没有基于三维环境的识别和目标跟踪。现有技术中还公开了 “盲人就医导盲系统”(中国专利技术专利申请号200610117532. 9)，该系统采用红外发射和接收装置实现盲人就医导盲，采用该系统盲人可有效找到就医科室，但是该系统不能实现避障，也没路径规划和三维环境的识别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，为老年人或弱视者提供一种基于多传感器融合的助行机器人三维环境识别系统及方法。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的本专利技术公开了一种基于多传感器融合的助行机器人三维环境识别系统，该系统包括ARM信息处理模块、工控机模块、下位机运动控制模块；其中，ARM信息处理模块采集数据，并对数据进行处理以建立三维场景重建及目标跟踪信息，并将该信息发送至工控机模块；工控机模块接收用户的指令，利用其自身的GPS生成导航地图，将接收的三维场景重建及目标跟踪信息与导航地图相结合生成运动路径规划信息，并发送至下位机运动控制模块；下位机控制模块根据运动路径规划信息驱动控制助行机器人产生相应动作，同时反馈运动信息至工控机模块。进一步，所述的ARM信息处理模块还包括ARM处理器系统、全维摄像头、局部摄像头、激光传感器和倾角传感器；全维摄像头实时采集全局图像信息送至ARM处理器系统，ARM处理器系统根据全局图像对跟踪目标进行粗定位；局部摄像头将其采集的局部图像实时送至ARM处理器系统，ARM处理器系统根据局部图像对目标进行精定位，激光传感器和倾角传感器均将其采集到的数据实时传给ARM处理器系统，ARM处理器系统 将激光传感器数据和倾角传感器数据结合生成三维数据，ARM处理器系统通过多传感器信息融合，进行三维场景重建及目标跟踪信息，并将这些信息送至工控机模块。进一步，所述的工控机模块还包括工控机、脉搏传感器、血压传感器、体温传感器、GPS、触摸屏、受话器和GPRS，工控机实时读取脉搏传感器、血压传感器、体温传感器，生成健康信息，工控机根据受话器或触摸屏接收到的命令，读取GPS生成导航地图，读取ARM信息处理模块送过来的三维场景重建及目标跟踪信息，根据其接收到的命令，利用导航地图和三维场景重建及目标跟踪信息生成运动路径规划信息，并将生成的运动路径规划信息送至下位机运动控制模块；工控机模块产生的助行机器人运动参数及用户的健康信息，或送至触摸屏实时显示，或送至音箱输出，或利用GPRS通过internet传到服务器计算机。进一步，所述的下位机运动控制模块还包括运动控制卡、电机驱动器、伺服电机、升降机构、行走机构、姿态保持机构，上位机运动控制模块中的运动控制卡接受工控机送来的运动路径规划信息，对运动路径进行插补，产生运动控制信号，运动控制卡将其产生的运动控制信号送至各电机驱动器，由各电机驱动器分别对各伺服电机进行驱动，伺服电机驱动升降机构可产生升降运动，伺服电机驱动行走机构可使助行机器人行走，伺服电机驱动姿态保持机构，可使助行机器人运动过程中姿态保持平稳。本专利技术还公开了一种基于多传感器信息融合的助行机器人三维环境识别方法，用于如权利要求I所述的系统中，该方法包括如下步骤SI. ARM信息处理模块采集数据，对该采集数据进行加工处理以建立三维场景重建及目标跟踪信息，并将所述信息送至工控机模块；S2.工控机模块读取ARM信息处理器模块传送的信息，利用其自身的GPS生成导航地图，根据接收到的命令产生运动路径规划信息，并将该运动路径规划信息送至下位机运动控制|吴块；S3.下位机控制模块根据运动路径规划信息驱动控制各部分机构产生相应的动作，同时反馈运动信息至工控机模块。进一步，所述步骤SI中，所述ARM信息处理模块还包括ARM处理器系统、全维摄像头、局部摄像头、激光传感器和倾角传感器；其中，全维摄像头实时采集全局图像信息送至ARM处理器系统，ARM处理器系统根据全局图像对跟踪目标进行粗定位；局部摄像头将其采集的局部图像实时送至ARM处理器系统，ARM处理器系统根据局部图像对目标进行精定位，激光传感器和倾角传感器均将其采集到的数据实时传给ARM处理器系统，ARM处理器系统将激光传感器数据和倾角传感器数据结合生成三维数据，ARM处理器系统通过多传感器信息融合，进行三维场景重建及目标跟踪信息，并将这些信息送至工控机模块。进一步，所述步骤S2中，所述的工控机模块还包括工控机、脉搏传感器、血压传感器、体温传感器、GPS、触摸屏、受话器和GPRS，其中，工控机实时读取脉搏传感器、血压传感器、体温传感器，生成健康信息，工控机根据受话器或触摸屏接收到的命令，读取GPS生成导航地图，读取ARM信息处理模块送过来的三维场景重建及目标跟踪信息，根据其接收到的命令，利用导航地图和三维场景重建及目标跟踪信息生成运动路径规划信息，并将生成的运动路径规划信息送至下位机运动控制模块；工控机产生的助行机器人运动参数及用户的健康信息，或送至触摸屏实时显示，或送至音箱输出，或利用GPRS通过internet传到服务器计算机。进一步，所述步骤S3中，所述的下位机运动控制模块还包括运动控制卡、电机驱 动器、伺服电机、升本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多传感器融合的助行机器人三维环境识别系统，其特征在于，该系统包括：ARM信息处理模块、工控机模块、下位机运动控制模块；其中，ARM信息处理模块对采集的数据进行处理后，建立三维场景重建及目标跟踪信息，并将该信息发送至工控机模块；工控机模块接收用户的指令，利用其自身的GPS生成导航地图，将接收的三维场景重建及目标跟踪信息与导航地图相结合生成运动路径规划信息，发送至下位机运动控制模块；下位机控制模块根据运动路径规划信息驱动控制助行机器人产生相应动作，同时反馈运动信息至工控机模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冷春涛，李宝顺，黄怡，
申请(专利权)人：冷春涛，李宝顺，黄怡，
类型：发明
国别省市：
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