CN105090698A - 360度全景采集机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种360度全景采集机器人装置。该装置主要包括：头部、身体部分和底盘，身体部分向上支撑着所述头部，向下与底盘连接，头部包括云台，云台上设置机械臂，在机械臂上固定安装照相机，云台做平面360度旋转运动，机械臂做立面270度旋转和左右移动运动。本发明利用云台控制器控制机械臂做四周旋转、仰俯和伸缩运动，该云台可平面旋转一周，仰俯角的范围在-45～225度之间。采集过程中云台每旋转60度暂停一下，进行采集，采集完一整圈后，自动向上90度和向下-45度或225度(左右两侧)各采集一张“天和地”，保障空间采集的完整性。具有智能化的控制系统，整个机器人的行走、升降、云台的采集，相机的所有设置全部都可以由主控制器来控制。

Description

360度全景采集机器人装置

技术领域

本发明涉及全景采集技术领域，尤其涉及一种360度全景采集机器人装置。

背景技术

传统的艺术场景限于空间和时间仅能满足有限的人现场参观，360全景数字虚拟展厅成为实体艺术场景很好的补充和扩展，通过互联网使其成为永不落幕的展览。在360全景数字虚拟展厅中加上参观预约、导航，导览、交互(文字、图片、音频、视频、三维模型)、评论等功能，最大化地提升艺术场景、展览作品的传播效果与社会价值，使公众现场参观、虚拟参观都能获得更多的互动体验和艺术知识。

现有的全景采集方法多以人工为主，有拿相机去场馆里逐面拍照，然后再后期合成。采用设备主要为GoPro360球形全景摄像或多镜头一体全景采集设备(谷歌街景手推车)。上述现有的全景采集方法的缺点为：人工成本高，效率低下，采集的图片精度不高，画面质量不佳，图像质量差、分辨率低，仅适用于地图街景浏览。

发明内容

本发明的实施例提供了一种360度全景采集机器人装置，以实现进行有效的360度全景采集。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种360度全景采集机器人装置，包括：头部、身体部分和底盘，所述身体部分向上支撑着所述头部，向下与所述底盘连接，所述头部包括云台，所述云台上设置机械臂，在所述机械臂上固定安装照相机，所述机械臂做立面旋转运动。

优选地，所述机械臂还做左右移动运动。

优选地，所述云台上设置转台，所述机械臂设置在所述转台上，所述转台进行360度旋转。

优选地，所述头部还包括：头部外壳，该头部外壳将所述云台、相机封装，所述头部外壳的前方露出所述相机的鱼眼镜头。

优选地，所述头部还包括：云台控制器，所述云台控制器设置在所述头部外壳后方或者侧面，所述云台控制器控制所述机械臂和所述转台的运动。

优选地，所述身体部分包括：主控制器、伸缩杆，所述主控制器与所述相机电路连接，所述头部集成安装在所述伸缩杆上，使用旋扭连接所述头部与所述伸缩杆。

优选地，在所述身体部分的上部设置有视觉传感器，所述视觉传感器与所述主控制器电路连接，所述视觉传感器捕获人的特定动作信号，将该特定动作信号传输给所述主控制器。

优选地，在所述底盘上设置障碍传感器，所述障碍传感器与所述主控制器电路连接，所述障碍传感器检测出机器人遇到的障碍，将障碍信号传输给所述主控制器。

优选地，在所述底盘上设置所述伸缩杆的支持柱，所述伸缩杆固定在所述支持柱中，所述伸缩杆在所述支持柱中自由运动。

优选地，所述底盘为四轮差速驱动结构，包括两个驱动轮，两个辅助轮，所述四个轮子上均设有锁扣。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在云台的转台上设置机械臂，在机械臂上固定安装照相机；转台可自动旋转一周；利用云台控制器控制机械臂做立面旋转(即上下俯仰运动)和左右位移运动，其仰俯角的范围在-45～225度之间。采集过程中云台每旋转60度暂停一下，进行采集，采集完一整圈后，自动向上90度和向下-45度或225度(左右两侧)各采集一张“天和地”，保障空间采集的完整性。具有智能化的控制系统，整个机器人的行走、升降、云台的采集，相机的所有设置，全部都可以由主控制器来控制。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种360度全景采集机器人的整体结构示意图图中,1-照相机镜头，2-头部外壳，3-伸缩杆，4-伸缩导轨，5-步进电机，6-电池，7-底盘，8-身体部分；

图2、3为本发明实施例提供的一种全景采集机器人的头部的局部结构示意图，图中，机器臂9、转台10、云台控制器11和照相机12。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明的限定。

本发明实施例提供的一种全景采集机器人的结构图如图1所示，包括：照相机镜头1，头部外壳2，伸缩杆3，伸缩导轨4，步进电机5，电池6，底盘7，身体部分8。所述身体部分向上支撑着所述头部，向下与所述底盘连接，所述头部包括云台，所述云台的转台上设置机械臂，在所述机械臂上固定安装照相机5，机械臂4可以做立面旋转运动(即上下俯仰运动)和左右位移运动。身体部分中设置有伸缩杆。

全景采集机器人的整体高1.4米，头部可上下伸缩，伸缩距离为500mm，尺寸为1400X590X520mm，整体造型为直筒形，无手臂，只有头部(一只眼睛)，身体和底盘，主要可以配色为黑、蓝、白、灰。

下面分别介绍上述全景采集机器人的各个部分。

1：头部

头部包括：带转台的云台、头部外壳、云台控制器、机械臂和照相机等期间，本发明实施例提供的一种全景采集机器人的头部的局部结构示意图如图2和图3所示，图中，机器臂9、转台10、云台控制器11和照相机12

云台的转台上设置机械臂，照相机固定安装在机械臂上。云台控制器设置在头部外壳后方或者侧面。头部外壳前球后平，控制器为按键式。云台控制器可控制上述机械臂的运动，上述机械臂设置两个自由度，俯仰(—45°，+225°)和线性位移，即云台的机械臂可做立面旋转运动和左右两个方向的线性位移运动；云台上的转台可进行360°自动旋转；即通过云台的运动(转台和机械臂的旋转和位移)实现相机近乎720°全景采集。云台控制器也可根据需要设置在机器人的其他部位，如机器人的身体部分。

头部外壳将云台与照相机封装，头部外壳不可遮挡拍摄范围，不可遮挡照相机的镜头，不可限制照相机的运动。该镜头也当做机器人的眼睛。

整个头部集成安装在身体上的伸缩杆上，使用快捷旋扭连接头部与伸缩杆，实现快速拆装。

照相机选型可以为(尼康D810)。

2、身体

身体部分上包括：主控制器、伸缩杆、伸缩导轨、步进电机、显示屏和视觉传感器。身体部分向上支撑着云台，向下与机器人底盘连接。主控制器与相机电路连接，当相机拍摄完成照片后，通过电路将照片传输到主控制器，主控制器对照片进行整理和存储。主控制器还在相机初始化时，设置相机的拍摄参数。

步进电机和伸缩杆、伸缩导轨电路连接，伸缩杆安装在伸缩导轨上，再步进电机的推动下，在伸缩导轨上来回滑动，从而调整机器人的头部的高度。

身体部分上设置视觉传感器，实现跟随人行走功能。身体部分与底盘之间使用三个锁紧螺母固定，实现快速拆装。在身体部分还设置显示屏，该显示屏和主控制器电路连接，

3、底盘

在底盘上加装伸缩杆的支持柱，伸缩杆固定在底盘上的支持柱中，伸缩杆与支持柱之间用内六角螺丝固定，伸缩杆在支持柱中自由上下伸缩。伸缩杆由主控制器控制。

底盘为四轮差速驱动结构，包括两驱动轮，两辅助轮。后轮驱动，前轮转向。当机器人停止移动，开始采集状态时，四轮均有锁扣将其锁住，保证机器人在采集时的稳定性。底盘的外形可以为圆柱形、半球形、圆锥形等各种形状，突出科技感外观。

底盘承载身体部分并与身体部分做成可方便拆装结构。

在机器人身体部分的上部设置有视觉传感器，视觉传感器与主控制器电路连接，视觉传感器捕获人的特定动作信号，将该特定动作信号传输给主控制器，主控制器根据上述特定动作信号开启跟随模式。

在底盘上加装避障传感器，障碍传感器与主控制器电路连接，障碍传感器检测出机器人遇到的障碍，将障碍信号传输给主控制器，主控制器再控制底盘的驱动结构绕开障碍物，让机器人绕过障碍。

上述全景采集机器人可工作在跟随模式和拍摄模式下，在跟随模式时，开机打开机器人的跟随模式后站在机器人前方1.5米到2米处，抬起右手大臂向外平伸，小臂向上，手掌正对机器人，即开启跟随模式，此时机器人可跟着人体运动而运动。当不需要机器人跟随时重复开启手式即可。也可设定其他动作作为动作信号开启跟随模式。

在拍摄模式，包括手动拍摄和自动拍摄。开机默认为手动拍摄，可通过主控制器平板调节上述机械臂的伸缩、旋转和俯仰来选择最好的拍摄角度。进入自动拍摄，点击开始机器人每5秒自转60度，并停留3秒自动拍下此时角度下的景物，转动60度所需要的时间可自行设置，间隔时间和停留时间均也可自行设置。

机器人电池方案如下：机器人选用锂电池作为供电单元，在满电情况下可连续工作6-8小时左右，当机器人电量不足时，采用外部充电的模式给机器人充电，充电时间为10小时。配备用电池一块。

综上所述，本发明实施例通过在云台的转台上设置机械臂，在机械臂上固定安装照相机，利用云台控制器控制机械臂做仰俯和左右位移运动、转台自动旋转；并设置、操作整个机器人的主控制器，具有如下的有益效果：

1.机器人的头部，是自主开发的云台，该云台可平面旋转一周，仰俯角的范围在-45～225度之间。采集过程中云台每旋转60度暂停一下，进行采集，采集完一整圈后，自动向上90度和向下-45度或225度各采集一张“天和地”，保障空间采集的完整性。

2.智能化的控制系统。机器人的行走、升降、云台的采集，相机的所有设置，全部都可以由控制器来控制。

3.该机器人内部装有自动定位和感应系统，可自动寻点或跟随人走到合适位置进行采集工作，在移动过程中如遇障碍物，机器人会自动避让，并绕过障碍物继续行走。

4.可自动伸缩，最高达1.9m，场景的采集范围更大。

5.高清的采集画面，图像达千亿级像素，是传统采集图片大小的20倍。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件云台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种360度全景采集机器人装置，其特征在于，包括：头部、身体部分和底盘，所述身体部分向上支撑着所述头部，向下与所述底盘连接，所述头部包括云台，所述云台上设置机械臂，在所述机械臂上固定安装照相机，所述机械臂做立面旋转运动。

2.根据权利要求1所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述机械臂还做左右移动运动。

3.根据权利要求1所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述云台上设置转台，所述机械臂设置在所述转台上，所述转台进行360度旋转。

4.根据权利要求3所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述头部还包括：头部外壳，该头部外壳将所述云台、相机封装，所述头部外壳的前方露出所述相机的鱼眼镜头。

5.根据权利要求4所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述头部还包括：云台控制器，所述云台控制器设置在所述头部外壳后方或者侧面，所述云台控制器控制所述机械臂和所述转台的运动。

6.根据权利要求4所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述身体部分包括：主控制器、伸缩杆，所述主控制器与所述相机电路连接，所述头部集成安装在所述伸缩杆上，使用旋扭连接所述头部与所述伸缩杆。

7.根据权利要求6所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，在所述身体部分的上部设置有视觉传感器，所述视觉传感器与所述主控制器电路连接，所述视觉传感器捕获人的特定动作信号，将该特定动作信号传输给所述主控制器。

8.根据权利要求7所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，在所述底盘上设置障碍传感器，所述障碍传感器与所述主控制器电路连接，所述障碍传感器检测出机器人遇到的障碍，将障碍信号传输给所述主控制器。

9.根据权利要求7所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，在所述底盘上设置所述伸缩杆的支持柱，所述伸缩杆固定在所述支持柱中，所述伸缩杆在所述支持柱中自由运动。

10.根据权利要求9所述的360度全景采集机器人装置，其特征在于，所述底盘为四轮差速驱动结构，包括两个驱动轮，两个辅助轮，所述四个轮子上均设有锁扣。