CN107160392A

CN107160392A - 基于视觉定位和跟随的方法、装置及终端设备和机器人

Info

Publication number: CN107160392A
Application number: CN201710384586.XA
Authority: CN
Inventors: 万文惠
Original assignee: Sky Shenzhen Intelligence Development Net Science And Technology Ltd
Current assignee: Shenzhen Tianyi Robot Technology Co., Ltd.
Priority date: 2017-05-26
Filing date: 2017-05-26
Publication date: 2017-09-15

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种基于视觉定位和跟随的方法、装置及终端设备和机器人，通过若当前处于预设空间环境，则获取预设对象的当前位置信息，并根据当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线，然后按照跟随路线，跟随预设对象移动。本发明能实现机器人的自主定位和跟随预设对象移动，简单易实现。将本发明应用于医用机器人，不仅能够检测看护对象的健康状态，得出相应的诊断结果，送药给指定对象，还可以随时跟随看护对象，可代替保姆或护士的部分工作。

Description

基于视觉定位和跟随的方法、装置及终端设备和机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于视觉定位和跟随的方法、装置及终端设备和机器人。

背景技术

医用机器人在健康预防、疾病诊疗、康复及医疗服务等领域有独特优势，发展潜力巨大。将自主定位和跟随功能与医用机器人结合，可以更好的看护对象。目前通常使用的自动跟随方法是，根据红外线传感器接收的信号来计算被跟随对象和跟随装置的位置关系。

然而，现有的自动跟随方法会受到其他红外信号的干扰，无法准确跟随，并且由于红外传输距离有限，导致跟随距离的范围小

发明内容

本发明实施例提供了一种基于视觉定位和跟随的方法、装置及终端设备和机器人，旨在解决现有的自动跟随方法会受到其他红外信号的干扰，无法准确跟随，并且由于红外传输距离有限，导致跟随距离的范围小的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种基于视觉定位和跟随的方法，用于实现机器人跟随预设对象移动，所述方法包括：

若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息。

根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线。

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

本发明实施例的第二方面提供了一种基于视觉定位和跟随的装置，用于实现机器人跟随预设对象移动，所述装置包括：

预设对象位置获取模块，用于若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息。

跟随路线获取模块，用于根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线。

跟随移动模块，用于按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息；

根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线；

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

本发明实施例的第五方面提供了一种机器人，包括上述基于视觉定位和跟随的装置，以执行上述基于视觉定位和跟随的方法，还包括上述的终端设备以及上述的计算机可读存储介质。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息，并根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线，然后按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。本发明实施例能实现机器人的自主定位和跟随预设对象移动，简单易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本发明的一个实施例提供的一种基于视觉定位和跟随的方法的实现流程图；

图2是本发明的一个实施例提供的图1中步骤S102的实现流程图；

图3是本发明的一个实施例提供的图1中步骤S103的实现流程图；

图4是本发明的一个实施例提供的一种基于视觉定位和跟随的装置的结构框图；

图5是本发明的一个实施例提供的图4中跟随路线获取模块的结构框图；

图6是本发明的一个实施例提供的图4中跟随移动模块的结构框图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，为本发明的一个实施例提供的一种基于视觉定位和跟随的方法，用于实现机器人跟随预设对象移动，所述方法包括：

步骤S101，若当前处于预设空间环境，则获取预设对象的当前位置信息。

步骤S102，根据当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线。

步骤S103，按照跟随路线，跟随预设对象移动。

在一个实施例中，步骤S101之前，所述方法还包括：预先获取预设空间环境的图像信息，通过预设建模算法对所述图像信息进行建模，得到预设空间环境地图。

在具体应用中，采用摄像装置获取预设空间环境的图像信息。

在一个实施例中，预设建模算法为视觉SLAM(simultaneous localizationandmapping，即时定位与地图构建)算法。

视觉SLAM算法可以描述为: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。

在一个实施例中，步骤S101还包括：根据摄像装置拍摄的预设对象的图像获取预设对象的当前位置信息。

在具体应用中，摄像装置安装在机器人上，可以利用对焦原理得到预设对象与机器人的距离，根据摄像装置移动的角度得到预设对象与机器人的位置夹角。

在一个实施例中，步骤S102还包括：

1)通过预设建模算法获取自身位置信息。

2)根据预设对象的当前位置信息以及自身位置信息，得到与预设对象的位置关系。

3)根据位置关系和预设空间环境地图，生成待跟随路线。

在一个实施例中，所述位置关系包括机器人与预设对象之间的距离和角度。

以一个具体应用场景为例，机器人在某个房间内跟随需要看护的对象，则此看护对象即为预设对象，此房间内部环境即为预设空间环境，利用机器人上安装的摄像头获取房间内部环境的图像，机器人根据获取的图像，利用视觉SLAM算法生成地图，然后根据摄像头拍摄的看护对象的图像获取其在房间内的当前位置，利用视觉SLAM算法得到机器人的自身位置，从而生成待跟随路线。

本发明实施例通过若当前处于预设空间环境，则获取预设对象的当前位置信息，并根据当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线，然后按照跟随路线，跟随预设对象移动。本发明实施例能实现机器人的自主定位和跟随预设对象移动，简单易实现。将本发明实施例应用于医用机器人，不仅能够检测看护对象的健康状态，得出相应的诊断结果，送药给指定对象，还可以随时跟随看护对象，可代替保姆或护士的部分工作。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述基于视觉定位和跟随的方法还包括：

步骤S104，获取预设对象的状态信息。

步骤S105，根据状态信息，判断预设对象的状态是否正常。

步骤S106，若状态正常，则继续跟随预设对象移动。

步骤S107，若状态异常，则发出报警信号。

在具体应用中，步骤S104中利用摄像装置获取预设对象的状态信息。

在具体应用中，预设对象的正常状态包括在一定时间段内完成动作，例如坐下、站立、行走或弯腰等动作。预设对象的异常状态包括摔倒等特定动作，还可以包括超过预设时长后预设对象一直保持某个预设动作，例如在很长时间内一直保持躺卧或某个特定姿势。

在一个实施例中，步骤S106中，若状态正常，则与预设对象保持预设距离并跟随其移动。预设距离可以为一个长度范围，例如，保持1米至2米的距离。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，图1所对应的实施例中的步骤S102具体包括：

步骤S201，根据预设空间环境地图，获取预设空间环境中的障碍物的位置。

步骤S202，在预设空间环境地图中标注障碍物的位置，生成障碍物标注。

步骤S203，根据障碍物标注和预设对象的位置信息，生成避开障碍物所在位置的跟随路线。

本发明实施例实现了机器人避障，提高安全性。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，图1所对应的实施例中的步骤S103具体包括：

步骤S301，按照跟随路线，以预设移动速度跟随预设对象移动。

步骤S302，在跟随移动过程中，检测与预设对象之间的距离。

步骤S303，若距离小于或等于预设的最小距离，则停止移动。

步骤S304，若距离大于预设的最大距离时，则提高移动速度。

在一个实施例中，若距离大于等于最小距离并小于等于最大距离，则降低移动速度。

在具体应用中，设定与所述距离呈比例的速度系数，移动速度按照预设速度乘以速度系数调整。

本发明实施例实现了机器人根据与预设对象的距离，自动调整移动速度，以更好的跟随预设对象。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

如图4所示，本发明的一个实施例提供的一种基于视觉定位和跟随的装置100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：

预设对象位置获取模块110，用于若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息。

跟随路线获取模块120，用于根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线。

跟随移动模块130，用于按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，基于视觉定位和跟随的装置100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其还包括：

预设对象状态获取模块140，用于获取所述预设对象的状态信息。

预设对象状态判断模块150，用于根据所述状态信息，判断所述预设对象的状态是否正常。

第一执行模块160，用于若所述状态正常，则继续跟随所述预设对象移动。

第二执行模块170，用于若所述状态异常，则发出报警信号。

在一个实施例中，基于视觉定位和跟随的装置100还包括地图获取模块，用于预先获取预设空间环境的图像信息，通过预设建模算法对所述图像信息进行建模，得到预设空间环境地图。

在一个实施例中，预设建模算法为视觉SLAM算法。

在一个实施例中，预设对象位置获取模块110还包括摄像单元，用于根据摄像装置拍摄的预设对象的图像获取预设对象的当前位置信息。

在一个实施例中，跟随路线获取模块120还包括：

自身位置获取单元，用于通过预设建模算法获取自身位置信息。

位置关系获取单元，用于根据预设对象的当前位置信息以及自身位置信息，得到与预设对象的位置关系。

路线生成单元，用于根据位置关系和预设空间环境地图，生成待跟随路线。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，图4所对应的实施例中的跟随路线获取模块120还包括用于执行图2所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：

障碍物位置获取单元121，用于根据所述预设空间环境地图，获取所述预设空间环境中的障碍物的位置。

障碍物标注获取单元122，用于在所述预设空间环境地图中标注所述障碍物的位置，生成障碍物标注。

避障单元123，用于根据所述障碍物标注和所述预设对象的位置信息，生成避开所述障碍物所在位置的跟随路线。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，图4所对应的实施例中的跟随移动模块130还包括用于执行图3所对应的实施例中的方法步骤的结构，其包括：

速度限定单元131，用于按照所述跟随路线，以预设移动速度跟随所述预设对象移动。

距离检测单元132，用于在跟随移动过程中，检测与所述预设对象之间的距离。

第一执行单元133，用于若所述距离小于或等于预设的最小距离，则停止移动。

第二执行单元134，用于若所述距离大于预设的最大距离时，则提高移动速度。

在一个实施例中，跟随移动模块130还包括第三执行单元，用于若距离大于等于最小距离并小于等于最大距离，则降低移动速度。

本发明实施例还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如图1所示的实施例中的方法步骤：

步骤S104，获取预设对象的状态信息。

步骤S105，根据状态信息，判断预设对象的状态是否正常。

步骤S106，若状态正常，则继续跟随预设对象移动。

步骤S107，若状态异常，则发出报警信号。

在一个实施例中，终端设备中的处理器还用于执行图2和图3所对应的实施例中的方法步骤。

在一个实施例中，处理器还用于执行以下步骤：预先获取预设空间环境的图像信息，通过预设建模算法对所述图像信息进行建模，得到预设空间环境地图。

在一个实施例中，预设建模算法为视觉SLAM算法。

在一个实施例中，处理器还用于执行以下步骤：根据摄像装置拍摄的预设对象的图像获取预设对象的当前位置信息。

在一个实施例中，处理器还用于执行以下步骤：

1)通过预设建模算法获取自身位置信息。

3)根据位置关系和预设空间环境地图，生成待跟随路线。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如图1所示的实施例中的方法步骤：

步骤S104，获取预设对象的状态信息。

步骤S105，根据状态信息，判断预设对象的状态是否正常。

步骤S106，若状态正常，则继续跟随预设对象移动。

步骤S107，若状态异常，则发出报警信号。

在一个实施例中，计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时实现图2和图3所对应的实施例中的方法步骤。

在一个实施例中，计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：预先获取预设空间环境的图像信息，通过预设建模算法对所述图像信息进行建模，得到预设空间环境地图。

在一个实施例中，预设建模算法为视觉SLAM算法。

在一个实施例中，计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据摄像装置拍摄的预设对象的图像获取预设对象的当前位置信息。

在一个实施例中，计算机可读存储介质中存储的计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

1)通过预设建模算法获取自身位置信息。

3)根据位置关系和预设空间环境地图，生成待跟随路线。

本发明实施例还提供了一种机器人，包括上述实施例中的基于视觉定位和跟随的装置100，以执行上述实施例中的基于视觉定位和跟随的方法，还包括上述实施例中的终端设备以及上述实施例中的计算机可读存储介质。

本发明所有实施例中的模块或单元，可以通过通用集成电路，例如CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)来实现。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例系统中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于视觉定位和跟随的方法，用于实现机器人跟随预设对象移动，其特征在于，所述方法包括：

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

2.根据权利要求1所述的基于视觉定位和跟随的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述预设对象的状态信息；

根据所述状态信息，判断所述预设对象的状态是否正常；

若所述状态正常，则继续跟随所述预设对象移动；

若所述状态异常，则发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的基于视觉定位和跟随的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线，具体包括：

根据所述预设空间环境地图，获取所述预设空间环境中的障碍物的位置；

在所述预设空间环境地图中标注所述障碍物的位置，生成障碍物标注；

根据所述障碍物标注和所述预设对象的位置信息，生成避开所述障碍物所在位置的跟随路线。

4.根据权利要求1或3所述的基于视觉定位和跟随的方法，其特征在于，所述按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动，具体包括：

按照所述跟随路线，以预设移动速度跟随所述预设对象移动；

在跟随移动过程中，检测与所述预设对象之间的距离；

若所述距离小于或等于预设的最小距离，则停止移动；

若所述距离大于预设的最大距离时，则提高移动速度。

5.一种基于视觉定位和跟随的装置，用于实现机器人跟随预设对象移动，其特征在于，所述装置包括：

预设对象位置获取模块，用于若当前处于预设空间环境，则获取所述预设对象的当前位置信息；

跟随路线获取模块，用于根据所述当前位置信息和预设空间环境地图，生成跟随路线；

6.根据权利要求5所述的基于视觉定位和跟随的装置，其特征在于，所述跟随路线获取模块包括：

障碍物位置获取单元，用于根据所述预设空间环境地图，获取所述预设空间环境中的障碍物的位置；

障碍物标注获取单元，用于在所述预设空间环境地图中标注所述障碍物的位置，生成障碍物标注；

避障单元，用于根据所述障碍物标注和所述预设对象的位置信息，生成避开所述障碍物所在位置的跟随路线。

7.根据权利要求5或6所述的基于视觉定位和跟随的装置，其特征在于，所述跟随移动模块包括：

速度限定单元，用于按照所述跟随路线，以预设移动速度跟随所述预设对象移动；

距离检测单元，用于在跟随移动过程中，检测与所述预设对象之间的距离；

第一执行单元，用于若所述距离小于或等于预设的最小距离，则停止移动；

第二执行单元，用于若所述距离大于预设的最大距离时，则提高移动速度。

8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

按照所述跟随路线，跟随所述预设对象移动。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求5至7任一项所述的装置，以执行如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括如权利要求8所述的终端设备以及如权利要求9所述的计算机可读存储介质。