CN106325306B - 一种机器人的摄像头总成装置及其拍摄与跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种机器人的摄像头总成装置及其拍摄与跟踪方法，通过构建一包括一装置本体、一驱动结构、一激光测距扫描传感器、信号收/发装置、电源装置的摄像头总成装置，通过语音控制或者机器人的人工智能自动识别感应到外界的异常，让装置本体携带摄像头离开机器人主体，移动到指定的位置，自动移动并跟踪可疑人和/或物，捕获到足够信息，将拍摄的视频信息保存或者发送给主人，通过本技术方案，可以达到装置本体携带摄像头脱离机器人主体更好完成狭窄区域的跟踪拍摄的目的，完成操作任务后自动找到机器人主体并自动安装到原位置，方便实施且有效提高了机器人跟踪拍摄的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种机器人的摄像头总成装置及其拍摄与跟踪方法。
背景技术
随着科学技术的发展，机器人的应用涉足众多领域，尤其是危险或者人类难以操作的地方，对机器人而言，摄像头是机器人的眼睛，能跟踪并拍摄用户让机器人跟踪的人或物体的图形，为众多领域的跟踪调查提供了方便。
但是，目前存在的拟人化的机器人包括的眼睛(摄像头)和身体是一体的，没有考虑到眼睛(摄像头)与机器人主体分离的情况，这使得在缝隙或者狭小空间搜索物品很不方便或者在可疑人物出现后不能进行自主的自动跟踪，甚至在剧烈震动或者在其他意外情况下摄像头掉下来导致机器人无法正常完成用户指定的操作。
因此，如何能让机器人的眼睛(摄像头)更方便跟踪与拍摄目标成为本领域技术人员面临的一大难题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种机器人的摄像头总成装置及其拍摄与跟踪方法，通过构建一包括装置本体、一驱动结构、一激光测距扫描传感器、信号收/发装置、电源装置的摄像头总成装置，主要通过语音控制，让装置本体携带摄像头离开机器人主体，移动到指定的位置，或者依靠机器人的人工智能，自动感应识别到外界的异常情况自动脱离机器人主体，脱离的摄像头总成装置自动移动跟踪可疑人和/或物，捕获到足够信息，将视频信息保存或者发送给主人，摄像头总成装置自动回归到机器人主体，该技术方案具体为：
一种摄像头总成装置，其中，可分离设置于机器人主体上，所述装置包括：
装置本体，具有顶部表面及相对于该顶部表面的底部表面；
摄像头，嵌入设置于所述装置本体的侧壁上，以获取所述装置本体周围物体的图像；
激光测距扫描传感器，嵌入设置于所述装置本体上且凸出于所述顶部表面，以获取所述装置本体与其临近物体之间的距离；
信号收/发装置，设置于所述装置本体的顶部表面上和所述机器人主体上，以完成所述装置本体与所述机器人本体进行数据交互；
驱动结构，部分嵌入设置于所述装置本体中，以驱使所述装置本体移动；
控制模块，设置于所述装置本体内，并分别与所述摄像头、所述激光测距扫描传感器、位于装置本体上的所述信号收/发装置和所述驱动结构连接；
其中，所述控制模块通过所述信号收/发装置接收所述机器人主体下发的控制命令，并根据该控制命令控制所述摄像头的摄像动作和所述驱动结构的驱动动作，所述摄像头完成所述控制命令后，控制模块控制信号收/发装置将拍摄到的信息传输到用户。
上述装置，其中，所述装置还包括一电源装置，为摄像头总成装置离开机器人主体后的短时间的探索、定位和拍摄提供电能。
上述装置，其中，所述驱动结构由若干万向轮和若干驱动轮组成，其中，所述万向轮可以任意方向滚动，所述驱动轮分别通过两个轮子的转速精制地改变所述装置的位置和方向。
上述装置，其中，所述激光测距扫描传感器为二维激光测距扫描传感器。
一种拍摄与跟踪方法，其中，该方法基于上述摄像头总成装置，所述方法包括：
摄像头总成装置脱离机器人主体；
控制模块控制摄像头、信号收/发装置完成操作；
自动回到机器人主体并自动安装到所述机器人主体本身所在的位置。
上述方法，其中，所述完成操作后所述摄像头总成装置将操作结果通过视频和/或语音方式发送给主人。
上述方法，其中，通过语音指令控制所述摄像头总成装置脱离所述机器人主体和/或当所述摄像头总成装置感应到异常时所述摄像头总成装置自动脱离所述机器人主体。
上述方法，其中，所述摄像头总成装置与所述机器人主体通过无线的方式进行通信。
上述方法，其中，所述摄像头总成装置与用户通过无线的方式进行通信。
上述方法，其中，所述完成操作的具体方法包括：
所述机器人主体把接收到的包含目标位置和拍摄方位的指令传递给摄像头总成装置，所述摄像头总成装置根据所述目标位置和拍摄方位执行移动操作；
摄像头总成装置移动到所述目标位置并旋转到所述拍摄方位后，执行拍摄任务，将执行结果传递给所述机器人主体或者用户；
所述摄像头执行完所述指令后，在最后一次执行拍摄的位置处等待新的拍摄任务。
上述方法，其中，所述摄像头总成装置自动回到机器人主体的条件包括：
所述电源装置的电量低于安装于所述摄像头总成装置上的信号收/发装置接收到的操作指令包含的操作任务需求电量的两倍；
和/或所述摄像头总成装置接收到回归指令；
和/或所述摄像头总成装置与机器人主体通讯丢失。
上述方法，其中，所述摄像头总成装置回到机器人主体的方法具体为：
摄像头总成装置移动到机器人主体附近误差不超过100mm的位置；
安装于装置本体上的信号收发/装置接收到由机器人主体发出的信号，激光测距扫描传感器计算机器人主体相对于装置本体的方位；
驱动结构使摄像头总成装置转向主体方向，并往前移动；
激光测距扫描传感器反复计算摄像头总成装置的方位并使摄像头总成装置转向机器人主体方向并移动，摄像头总成装置接入主体。
本发明具有的优点以及能达到的有益效果：
通过采用本技术方案，可以达到装置本体携带摄像头脱离机器人主体的目的，更好完成狭窄区域的跟踪拍摄，完成操作任务后自动找到机器人主体并自动安装到原位置，方便实施且有效提高了机器人跟踪拍摄的效率，另外当摄像头总成装置察觉到意外情况发生时，自动脱离机器人主体完成操作并返回机器人主体，有效保护了摄像头装置，并提高了跟踪效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1(a)是本发明实施例中摄像头总成装置正面的结构示意图；
图1(b)是本发明实施例中摄像头总成装置底面的结构示意图；
图2是本发明实施例中摄像头总成装置跟踪与拍摄方法流程图；
图3是本发明实施例中本发明实施例摄像头总成装置完成操作的具体方法流程图；
图4是本发明实施例中摄像头总成装置回到机器人主体的具体方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
本发明介绍一种摄像头总成装置6，该摄像头总成装置可自动跟踪物体并将跟踪物体的信息返回给机器人主体或用户，该摄像头总成装置6包括一装置本体7；一摄像头4；激光测距扫描传感1；信号收/发装置；驱动结构和控制模块(由于控制模块置于摄像头总成装置内部，主要起控制左右，在图中未示意出)，其中：
装置本体7具有顶部表面及相对于该顶部表面的底部表面；
摄像头4嵌入设置于装置本体的侧壁上，以获取装置本体周围物体的图像；
激光测距扫描传感器1嵌入设置于装置本体上且凸出于顶部表面，以获取装置本体与其临近物体之间的距离；
信号收/发装置设置于装置本体的顶部表面上和机器人主体上，以完成装置本体与机器人本体进行数据交互；
驱动结构，部分嵌入设置于装置本体中，以驱使装置本体移动。
控制模块，设置于装置本体内，并分别与摄像头、激光测距扫描传感器、位于装置本体上的信号收/发装置和驱动结构连接；
其中，控制模块通过信号收/发装置接收机器人主体下发的控制命令，并根据该控制命令控制摄像头的摄像动作和驱动结构的驱动动作，摄像头完成控制命令后，控制模块控制信号收/发装置将拍摄到的信息传输到用户。
作为本发明一个优选实施例，摄像头总成装置6还包括一电源装置，为摄像头总成装置离开机器人主体后的短时间的探索、定位和拍摄提供电能。
作为本发明一个优选实施例，驱动结构由若干万向轮3和若干驱动轮5组成，其中，万向轮可以任意方向滚动，驱动轮分别通过两个轮子的转速精制地改变装置的位置和方向。
作为本发明一个优选实施例，激光测距扫描传感器1为二维激光测距扫描传感器。
图1(a)是本发明实施例中摄像头总成装置正面的结构示意图，图1(b)是本发明实施例中摄像头总成装置底面的结构示意图，即该图1(a)和图1(b)为摄像头总成装置的分解图，其中图1(a)示出该摄像头总成装置的上部区域(即其正面)中设置的部件结构，而图1(b)示出该摄像头总成装置的下部区域(即其背面)中设置的部件结构，将图1(a)翻转180°即呈现图1(b)所示的结构。
参见图1(a)和图1(b)所示，本发明一个优选实施例中，装置本体7正面可设置有激光测距扫描传感器1、信号收/发装置和摄像头4，其中该信号收/发装置可包括若干个红外传感器2，而该装置本体7的底面则可设置有至少两个万向轮3及两个驱动轮5，值得注意的是，图中未示意出电源系统和信号收/发装置。
参见图2，本发明公开一种拍摄与跟踪方法，该方法基于本发明公开的摄像头总成装置，该拍摄与跟踪方法包括：
步骤S1、摄像头总成装置6脱离机器人主体，其中，摄像头总成装置6脱离机器人主体的条件包括：
摄像头总成装置6接收到语音控制指令，机器人主体把用户的拍摄请求解析为带有目标位置和拍摄方位的指令，传递给摄像头总成装置；
和/或摄像头总成装置6感应到异常，自动脱离机器人主体。
若步骤S1中是语音控制指令控制摄像头总成装置6脱离机器人本体完成跟踪与拍摄任务，则信号收/发装置将接受到包含有目标位置和拍摄任务的语音控制发送给控制模块，控制模块控制摄像头总成装置6完成语音控制指令包含的任务，该任务包括搜索到语音指令所包含的物体和/或拍摄异常的行动和清晰的图像。摄像头总成装置6完成操作后将操作结果通过视频和/或语音回复发送给主人，其中，摄像头总成装置6移动到目标位置并旋转到指定拍摄方位后，执行拍摄任务，拍摄任务分两种数据回传形式，第一帧是把拍摄到的视频数据压缩后实时回传，这种方式可以把照片的拍摄时机选择交给用户；第二种是把拍摄到的单张照片进行回传，这种方式可以把高清照片进行传输，拍摄时机由摄像头总成装置决定。
若步骤S1中是摄像头总成装置自动察觉到异常，摄像头总成装置自动检测机器人主体周围是否存在异常，若存在，摄像头总成装置自动拍摄机器人主体周围的异常并将发现的异常信息通过控制模块控制信号收/发装置发送给机器人主体或用户。
步骤S2、控制模块控制摄像头、信号收/发装置完成操作；
控制模块控制摄像头总成装置6按照接收到的语音控制指令包含目标位置和拍摄方位执行移动和拍摄任务，当摄像头是智能感受到异常而脱落，控制模块控制摄像头总成装置移动、跟踪异常的发生并自动执行拍摄任务，并将拍摄到的信息发送给机器人主体或者用户。
步骤S3、摄像头总成装置6自动回到机器人主体。
当摄像头总成装置6遇到以下几个条件之一时便自动回到机器人主体：
摄像头总成装置6的电源的电量低于用户发出的语音控制指令包含的操作任务需求电量的两倍；
用户发出回归指令，摄像头总成装置6的信号收/发装置接收到该回归指令，控制模块控制摄像头总成装置6回归并接入机器人主体；
摄像头总成装置6与机器人主体的通讯丢失，此种情况包括信号收/发装置无法检测到安装在机器人主体上的信号收/发装置或者无法与安装于机器人主体上的信号收/发装置通信。
其中，在摄像头总成装置6脱离机器人主体前，首先需要将机器人主体与摄像头总成装置6以及用户均接入无线网络覆盖环境下。
机器人主体开启TCP/IP监听服务，接收摄像头总成装置的接入请求。
作为本发明一个优选实施例，参见图3所示结构，摄像头总成装置6完成操作的具体方法包括：
机器人主体把接收到的包含目标位置和拍摄方位的指令传递给摄像头总成装置6，控制模块根据指令中包含的目标位置和拍摄方位控制摄像头总成装置6执行移动操作；
摄像头总成装置6在控制模块的控制下移动到该目标位置并旋转到该指令包含的拍摄方位后，执行拍摄任务，执行完拍摄任务之后通过信号收/发装置将执行结果传递给机器人主体；
摄像头总成装置执行完该指令所包含的操作后，原地待机等待新的拍摄任务。
作为本发明一个优选实施例，参见图4所示结构，摄像头总成装置6自动回到机器人主体的方法具体为：
通过SLAM使摄像头总成装置移动到机器人主体附近误差不超过100mm的位置，其中SLAM(Simultaneous localization and mapping，也称为CML(Concurrent Mapping andlocalization))，即时定位与地图构建，SLAM问题可以描述为：机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。
作为本发明一个优选实施例，信号收/发装置包含一计算功能，计算机器人主体相对于装置本体的方位；
通过驱动结构使装置本体转向主体方向，并往前移动；
反复计算摄像头总成装置的方位并使摄像头总成装置转向机器人主体方向并移动，摄像头总成装置接入主体。
综上所述，本发明通过构建一包括一装置本体、一驱动结构、一激光测距扫描传感器、信号收/发装置、电源装置的摄像头总成装置，主要通过语音控制，让摄像头总成装置携带摄像头离开机器人主体，移动到指定的位置，或者依靠机器人的人工智能，自动感应识别到外界的异常情况自动脱离机器人主体，脱离的摄像头总成装置自动移动并跟踪可疑人和/或物，捕获到足够信息，将视频信息保存或者发送给主人，通过采用本技术方案，可以达到摄像头总成装置携带摄像头脱离机器人主体更好完成狭窄区域的跟踪拍摄的目的，完成操作任务后自动找到机器人主体并自动安装到原位置，方便实施且有效提高了机器人跟踪拍摄的效率。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (10)
1.一种摄像头总成装置，其特征在于，可分离设置于机器人主体上，所述装置包括：
装置本体，具有顶部表面及相对于该顶部表面的底部表面；
摄像头，嵌入设置于所述装置本体的侧壁上，以获取所述装置本体周围物体的图像；
激光测距扫描传感器，嵌入设置于所述装置本体上且凸出于所述顶部表面，以获取所述装置本体与其临近物体之间的距离；
信号收/发装置，设置于所述装置本体的顶部表面上和所述机器人主体上，以完成所述装置本体与所述机器人本体进行数据交互；
驱动结构，部分嵌入设置于所述装置本体中，以驱使所述装置本体移动；
控制模块，设置于所述装置本体内，并分别与所述摄像头、所述激光测距扫描传感器、位于装置本体上的所述信号收/发装置和所述驱动结构连接；
其中，所述控制模块通过所述信号收/发装置接收所述机器人主体下发的控制命令，并根据该控制命令控制所述摄像头的摄像动作和所述驱动结构的驱动动作，所述摄像头完成所述控制命令后，控制模块控制信号收/发装置将拍摄到的信息传输到用户；
通过语音指令控制所述摄像头总成装置脱离所述机器人主体和/或当所述摄像头总成装置感应到异常时所述摄像头总成装置自动脱离所述机器人主体；
所述装置还包括一电源装置，为所述装置本体离开所述机器人主体后的短时间的探索、定位和拍摄提供电能。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述驱动结构由若干万向轮和若干驱动轮组成，其中，所述万向轮可以任意方向滚动，所述驱动轮分别通过两个轮子的转速精制地改变所述装置的位置和方向。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述激光测距扫描传感器为二维激光测距扫描传感器。
4.一种拍摄与跟踪方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-3中任意一项权利要求所述的装置，所述方法包括：
摄像头总成装置脱离机器人主体；
控制模块控制摄像头、信号收/发装置完成操作；
自动回到机器人主体并自动安装到所述机器人主体本身所在的位置；
通过语音指令控制所述摄像头总成装置脱离所述机器人主体和/或当所述摄像头总成装置感应到异常时所述摄像头总成装置自动脱离所述机器人主体。
5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述完成操作后所述摄像头总成装置将操作结果通过视频和/或语音方式发送给主人。
6.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述摄像头总成装置与所述机器人主体通过无线的方式进行通信。
7.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述摄像头总成装置与用户通过无线的方式进行通信。
8.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述完成操作的具体方法包括：
所述机器人主体把接收到的包含目标位置和拍摄方位的指令传递给摄像头总成装置，所述摄像头总成装置根据所述目标位置和拍摄方位执行移动操作；
摄像头总成装置到所述目标位置并旋转到所述拍摄方位后，执行拍摄任务，将执行结果传递给所述机器人主体或者用户；
所述摄像头执行完所述指令后，在最后一次执行拍摄的位置处等待新的拍摄任务。
9.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述摄像头总成装置自动回到机器人主体的条件包括：
所述电源装置的电量低于安装于所述摄像头总成装置上的信号收/发装置接收到的操作指令包含的操作任务需求电量的两倍；
和/或所述摄像头总成装置接收到回归指令；
和/或所述摄像头总成装置与机器人主体通讯丢失。
10.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述摄像头总成装置回到机器人主体的方法具体为：
摄像头总成装置移动到机器人主体附近误差不超过100mm的位置；
安装于装置本体上的信号收/发装置接收到由机器人主体发出的信号，激光测距扫描传感器计算机器人主体相对于装置本体的方位；
驱动结构使装置本体转向主体方向，并往前移动；
激光测距扫描传感器反复计算装置本体的方位并使装置本体转向机器人主体方向并移动，装置本体接入主体。
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