CN104102220A - 用于监测人体位置的导览机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于监测人体位置的导览机器人及其控制方法，所述机器人包括体感装置、红外线监测模块及拍摄模块，所述红外线监测模块用于获取人体和所述机器人之间的距离，所述拍摄模块用于拍摄人体动态骨架和人体骨架姿势；计算机，其包括USB通讯模块；底部动力平台，其设置于所述机器人的底部；以及双直流马达控制模组，其通过所述USB通讯模块和所述计算机连接。本发明提供的导览机器人及其控制方法，导览机器人依人体手势指令移动，不论前进或转弯可持续追踪人体位置，并依据人体身高，调整导览机器人之屏幕角度，使屏幕达到最佳使用位置。

Description

用于监测人体位置的导览机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种机器人及其控制方法，尤其涉及一种用于监测人体位置的导览机器人及其控制方法。

背景技术

以体感装置而言，目前商业市场上使用之体感装置大多是Microsoft的Kinect或ASUS的Xtion二种，不论哪一家生产之体感装置，都只是提供CCD影像、红外线的三维深度，至于要做何种商业运用，得自行开发软件了。

以动力轮装置而言，任何移动平台，包括机器人，都可依据不同的载重公斤数，安装大小不同的动力轮，但动力轮本身不会执行何时该正转何时反转的判断。因此有必要提供一种通过体感装置来控制动力轮装置的导览机器人，能够实时跟踪人体位置并依人体手势指令移动，并能方便地调整屏幕使用位置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于监测人体位置的导览机器人及其控制方法，导览机器人依人体手势指令移动，不论前进或转弯可持续追踪人体位置，并依据人体身高，调整导览机器人之屏幕角度，使屏幕达到最佳使用位置。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于监测人体位置的导览机器人，所述机器人包括体感装置，其设置于所述机器人的头部，包括红外线监测模块及拍摄模块，所述红外线监测模块用于获取人体和所述机器人之间的距离，所述拍摄模块用于拍摄人体动态骨架和人体骨架姿势；计算机，其包括USB通讯模块，所述计算机和所述体感装置连接，所述计算机用于预设人体骨架姿势并实时接收体感装置获取的人体和所述机器人之间的距离；底部动力平台，其设置于所述机器人的底部，包括两个动力轮和两个非动力万向轮；以及双直流马达控制模组，其通过所述USB通讯模块和所述计算机连接，所述双直流马达控制模组用于控制底部动力平台的追踪或停止。

进一步地，所述体感装置还用于获取人体的身高及所述机器人和人体的距离及角度；所述机器人还包括伺服马达和屏幕，所述伺服马达通过USB通讯模块和计算机连接，所述屏幕设置有转轴，根据所述获取的人体的身高，通过伺服马达调整所述屏幕的旋转角度。

进一步地，所述屏幕的旋转角度为60度～120度。

进一步地，当所述人体骨架为多人时，以正中间的人体骨架为监测对象。

进一步地，还包括人体骨架姿势比较模块，其设置于计算机中，所述人体骨架姿势比较模块的输入端用于获取所述拍摄模块获取的人体骨架姿势，通过比较预设的人体骨架姿势和拍摄模块获取的人体骨架姿势，所述人体骨架姿势比较模块输出比较结果给所述计算机。

进一步地，所述计算机根据所述人体骨架姿势比较模块输出的比较结果生成输出指令，所述机器人根据所述输出指令向人体方向移动或持续追踪人体位置。

进一步地，所述计算机根据所述机器人和人体的距离及角度输出指令，所述机器人根据所述输出指令向人体方向移动、持续追踪人体位置或停止。

进一步地，所述底部动力平台上的两个动力轮左右对称设置，所述机器人通过控制两个动力轮的不同速度向人体方向直行、左转或右转。

本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种上述导览机器人的控制方法，其中，包括以下步骤：S11、在计算机中预设人体骨架姿势；S12、通过体感装置获取人体骨架姿势；S13、通过人体骨架姿势比较模块比较获取的人体骨架姿势和预设的骨架姿势，输出指令；S14、所述计算机根据输出指令，通过双直流马达控制模组控制底部动力平台移动。

进一步地，还包括以下步骤：S21、实时获取机器人和人体的距离；S22、若距离大于预设阈值，则控制机器人向人体方向直行、左转或右转；直至机器人和人体的距离小于预设阈值；S23、在机器人停止追踪人体位置之后，实时获取人体的高度；S24、调整屏幕的旋转角度，所述旋转角度为60度～120度。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的导览机器人，在计算机中预设人体骨架姿势，通过体感装置获取人体骨架姿势，从而导览机器人可以根据人体骨架姿势移动，可以向人体方向移动、持续追踪人体位置或停止，当范围内有多人时，以正中间的一人为监测对象，其余人体可忽略，并且可以通过获取的人体高度，调整屏幕的旋转角度，使得屏幕达到最佳使用位置。

附图说明

图1为本发明的导览机器人向前移动的示意图；

图2为本发明的导览机器人追踪移动示意图；

图3为本发明的导览机器人屏幕角度调整示意图；

图4为本发明的导览机器人的结构示意图；

图5为本发明的导览机器人屏幕角度分为五个角度的调整示意图；

图6为本发明的导览机器人控制流程图。

图中：

41体感装置           42屏幕                   43伺服马达

44计算机             45双直流马达控制模组     46底部动力平台

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图4为本发明的导览机器人的结构示意图。

请参见图4，本发明提供的用于监测人体位置的导览机器人，包括：

体感装置41，其设置于所述机器人的头部，包括红外线监测模块及拍摄模块，所述红外线监测模块用于获取人体和所述机器人之间的距离，所述拍摄模块用于拍摄人体动态骨架和人体骨架姿势；

计算机44，其包括USB通讯模块，所述计算机44和所述体感装置41连接，所述计算机44用于预设一组以上的人体骨架姿势，每一种骨架手势代表一种指令，例如前进、后退、停止、左转、右转、屏幕上转、屏幕下转等多种指令定义，并实时接收体感装置41获取的人体和所述机器人之间的距离，体感装置41按固定频率拍摄前方七公尺以内之人体骨架手势；

底部动力平台46，其设置于所述机器人的底部，包括两个动力轮和两个非动力万向轮；以及双直流马达控制模组45，其通过所述USB通讯模块和所述计算机44连接，所述双直流马达控制模组45用于控制底部动力平台46的追踪或停止。

本发明提供的用于监测人体位置的导览机器人，所述体感装置41还用于获取人体的身高及所述机器人和人体的距离及角度；以及包括伺服马达43和屏幕42，所述伺服马达43通过USB通讯模块和计算机44连接，所述屏幕42设置有转轴，根据所述获取的人体的身高，通过伺服马达43调整所述屏幕42的旋转角度，如图3。所述屏幕42的旋转角度为60度～120度。所述旋转角度优选为五种角度，分别是60度、75度、90度、105度和120度，如图5所示。

当所述人体骨架为多人时，以正中间的人体骨架为监测对象。具体判断过程如下：

1、首先获取体感装置41中拍摄模块视频，然后运用opencv技术，检测出人脸位置，再通过体感装置41过去人体骨架，检测人体头部位置，双重判断后，确认人脸位置。

2、判断出人脸位置后，通过体感装置41的深度图像功能，获取当前人脸的中心点距离体感装置41有多少距离。

3、程序先去判断，当前体感装置41前面一米范围内是否有其他物体(如人，障碍物等)，如果有，这个即时有人走过来，荧幕42也不调整角度，这样做的目的，是防止有人在使用荧幕时，荧幕转动。

4、如果体感装置41前面一米范围内没有任何障碍物，这时有人进入，则程序会通过判断人脸的中心点出现在视频中的位置，发送信息给计算机44。

5、计算机44收到信号后，转成脉冲信号，控制双直流马达控制模组45转动到指定位置。

本发明提供的用于监测人体位置的导览机器人，还包括人体骨架姿势比较模块，其设置于计算机44中，所述人体骨架姿势比较模块的输入端用于获取所述拍摄模块获取的人体骨架姿势，通过比较预设的人体骨架姿势和拍摄模块获取的人体骨架姿势，所述人体骨架姿势比较模块输出比较结果给所述计算机44，当人体骨架手势与计算机44预先设定的骨架手势相同时，由计算机44判断该骨架手势是何种指令，导览机器人依指计算机移动动作。

所述计算机44根据所述人体骨架姿势比较模块输出的比较结果生成输出指令，根据所述输出指令，所述机器人向人体方向移动或持续追踪人体位置。

所述计算机44根据所述机器人和人体的距离及角度输出指令，根据所述输出指令，所述机器人向人体方向移动、持续追踪人体位置或停止。所述机器人向人体方向移动包括直行、左转或右转。

图6为本发明的导览机器人控制流程图。

请参见图6，本发明还提供一种上述导览机器人的控制方法，包括以下步骤：

S11、在计算机44中预设人体骨架姿势；

S12、通过体感装置41获取人体骨架姿势；

S13、通过人体骨架姿势比较模块比较获取的人体骨架姿势和预设的骨架姿势，输出指令；

S14、根据输出指令，机器人移动。

S21、实时获取机器人和人体的距离；

S22、若距离大于预设阈值，则控制机器人向人体方向移动或持续追踪人体位置，所述移动包括直行、左转或右转；直至距离小于预设阈值，则控制机器人停止追踪人体位置；

S23、在机器人停止追踪人体位置之后，实时获取人体的高度；

S24、调整屏幕的旋转角度，所述旋转角度为60度～120度。所述旋转角度优选为五种角度，分别是60度、75度、90度、105度和120度。

本发明提供的用于监测人体位置的导览机器人，具体的工作方式有以下两种：

如图1所示，第一种动作是导览机器人收到骨架手势指令向前移动，体感装置41的红外线侦测导览机器人与人体之间距离，依固定频率实时传送至计算机44判断，当导览机器人与人体之间距离小于一公尺时，导览机器人即停止移动；当人体在导览机器人正前方时，计算机44透过USB通讯模块通知双直流马达控制模块45，双直流马达控制模块45控制底部动力平台46，底部动力平台由两个动力轮及两个非动力万向轮组成，如果人体在导览机器人正前方时，两个动力轮同时按等速度前进，如果人体在导览机器人正前方偏右时，两个动力轮将左快右慢前进，形成导览机器人右转之动作，如果人体在导览机器人正前方偏左时，两个动力轮将左慢右快前进，形成导览机器人左转之动作，直到导览机器人与人体之间距离小于一公尺时，导览机器人即停止移动。

如图2所示，第二种动作是导览机器人收到骨架手势指令向前追踪人体，体感装置41的红外线侦测导览机器人与人体之间距离，依固定频率实时传送至计算机44判断，当导览机器人与人体之间距离小于一公尺时，导览机器人即停止移动，当人体继续移动，距离大于一公尺时，导览机器人会自动继续前进追踪人体，

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的导览机器人，在计算机中预设人体骨架姿势，通过体感装置获取人体骨架姿势，从而导览机器人可以根据人体骨架姿势移动，可以向人体方向移动、持续追踪人体位置或停止，当范围内有多人时，以正中间的一人为监测对象，其余人体可忽略，，并且可以通过获取的人体高度，调整屏幕的旋转角度，使得屏幕达到最佳使用位置。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种用于监测人体位置的导览机器人，其特征在于，所述机器人包括：

体感装置(41)，其设置于所述机器人的头部，包括红外线监测模块及拍摄模块，所述红外线监测模块用于获取人体和所述机器人之间的距离，所述拍摄模块用于拍摄人体动态骨架和人体骨架姿势；

计算机(44)，其包括USB通讯模块，所述计算机(44)和所述体感装置(41)连接，所述计算机(44)用于预设人体骨架姿势并实时接收体感装置(41)获取的人体和所述机器人之间的距离；

底部动力平台(46)，其设置于所述机器人的底部，包括两个动力轮和两个非动力万向轮；以及

双直流马达控制模组(45)，其通过所述USB通讯模块和所述计算机(44)连接，所述双直流马达控制模组(45)用于控制底部动力平台(46)的追踪或停止。

2.如权利要求1所述的导览机器人，其特征在于，所述体感装置(41)还用于获取人体的身高及所述机器人和人体的距离及角度；

所述机器人还包括伺服马达(43)和屏幕(42)，所述伺服马达(43)通过USB通讯模块和计算机(44)连接，所述屏幕(42)设置有转轴，并根据所获取的人体的身高，通过伺服马达(43)调整所述屏幕(42)的旋转角度。

3.如权利要求2所述的导览机器人，其特征在于，所述屏幕(42)的旋转角度为60度～120度。

4.如权利要求1所述的导览机器人，其特征在于，当所述人体骨架为多人时，以正中间的人体骨架为监测对象。

5.如权利要求1所述的导览机器人，其特征在于，还包括人体骨架姿势比较模块，其设置于计算机(44)中，所述人体骨架姿势比较模块的输入端用于获取所述拍摄模块获取的人体骨架姿势，通过比较预设的人体骨架姿势和拍摄模块获取的人体骨架姿势，所述人体骨架姿势比较模块输出比较结果给所述计算机(44)。

6.如权利要求5所述的导览机器人，其特征在于，所述计算机(44)根据所述人体骨架姿势比较模块输出的比较结果生成输出指令，所述机器人根据所述输出指令向人体方向移动或持续追踪人体位置。

7.如权利要求5所述的导览机器人，其特征在于，所述计算机(44)根据所述机器人和人体的距离及角度输出指令，所述机器人根据所述输出指令向人体方向移动、持续追踪人体位置或停止。

8.如权利要求7所述的导览机器人，其特征在于，所述底部动力平台(46)上的两个动力轮左右对称设置，所述机器人通过控制两个动力轮的不同速度向人体方向直行、左转或右转。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的导览机器人的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11、在计算机(44)中预设人体骨架姿势；

S12、通过体感装置(41)获取人体骨架姿势；

S13、通过人体骨架姿势比较模块比较获取的人体骨架姿势和预设的骨架姿势，输出指令；

S14、所述计算机(44)根据输出指令，通过双直流马达控制模组(45)控制底部动力平台(46)移动。

10.如权利要求9所述的导览机器人的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S21、实时获取机器人和人体的距离；

S22、若距离大于预设阈值，则控制机器人向人体方向直行、左转或右转；直至机器人和人体的距离小于预设阈值；

S23、在机器人停止追踪人体位置之后，实时获取人体的高度；

S24、根据人体的高度调整屏幕的旋转角度，所述旋转角度为60度～120度。