CN107363849A - 自动倒水机器人倒水辨识系统 - Google Patents

Abstract

提供一种自动倒水机器人倒水辨识系统，具有自动倒水机器人，其配备采集杯体体积信息V1的三维扫描装置和单个水杯内水量体积信息V2的红外摄像机，且其信号输出端均连接集成安装数据比较模块和数据运算模块的控制中心，仅当V2＜1/3V1时，数据比较模块输出有效电信号至数据运算模块，并由数据运算模块根据7/8V1‑V2公式计算所需添加的水量体积信息V3，由倒水驱动装置在控制中心预设程序控制下按照V3值对应的倒水延时时间t完成一定时长的水杯补水动作。本发明实现了自动倒水机器人何时添水以及添水多少的智能识别功能，为私密会议会场服务所用机器人的全智能化发展提供了支持。

Description

自动倒水机器人倒水辨识系统

技术领域

本发明属机器人不规则表面轮廓计量计算应用技术领域，具体涉及一种自动倒水机器人倒水辨识系统。

背景技术

目前，为了保证私密会议内容的隐蔽性，会场内的送水服务需要用到机器人来完成。然而，现有技术下，自动送倒水机器人的自动化程度仍有待改进和完善，其中之一就是如何智能完成水杯添水判断与否的自动辨识功能。考虑到会场在座人员喝水频次不一，待首次填满的水被会场人员非规律性地饮用后，每人前方水杯内水的余量不等，这时，由机器人准确判断具体哪杯水需要添加，和添加水量的多少，是实现自动倒水机器人全智能化发展研究的必经之路，现提出如下技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种自动倒水机器人倒水辨识系统，通过三维扫描装置和红外摄像机，扫描杯体体积V1并将其与红外摄像机获得的热水余量体积V2信息比对，经控制中心数据比较模块和数据计算模块的比较计算实现自动倒水机器人的智能添加水的辨识功能，为自动倒水机器人的智能化发展做出贡献。

本发明采用的技术方案：自动倒水机器人倒水辨识系统，具有自动倒水机器人，所述自动倒水机器人配备扫描采集会场所用杯体体积信息V1的三维扫描装置和根据红外热成像原理近距离采集会场所用单个水杯内水量体积信息V2的红外摄像机，所述三维扫描装置和红外摄像机的信号输出端均连接自动倒水机器人的控制中心，所述控制中心集成安装数据比较模块和数据运算模块，所述数据比较模块比较V1和V2的数据信息，且仅当V2＜1/3V1时，所述数据比较模块输出有效电信号至数据运算模块，并由数据运算模块根据7/8V1-V2公式计算该水杯所需添加的水量体积信息V3，且所述数据运算模块的信号输出端将运算值传输至自动倒水机器人的倒水驱动装置，由倒水驱动装置在控制中心预设程序控制下按照V3值对应的倒水延时时间t完成一定时长的水杯补水动作。

上述技术方案中，所述自动倒水机器人包括双臂倒水机构、升降机构和行走机构；所述行走机构借助红外探测仪和超声波测距仪为导向驱动行走机构趋向热源目标按被测距离值行走。

上述技术方案中，为尽可能地降低经济成本，作为优选技术方案，所述三维扫描装置为拍照式三维扫描仪，所述三维扫描仪与自动倒水机器人的水杯定位布局矢量图数据关联且信息互通。

上述技术方案中，为利用红外摄像机更为精准地获取单个水杯内的热水余量体积信息，作为优选技术方案，所述红外摄像机仅采集距离单个水杯50cm距离远的水杯内水量体积信息V2。

上述技术方案中，为实现倒水驱动装置精确定量的倒水指令程序的设定，作为优选技术方案，所述数据运算模块具有计算水杯所需添加的水量体积信息V3与双臂倒水机构倒水延时时间t之间线性关系的运算单元。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案以红外热成像原理为依据，获取水杯内余水水量的体积信息数据V2，以三维成像技术为理论依据采集水杯的水容量体积信息数据V1，并将两者数据通过数据比较模块比较，当V2不足三分之一V1，表示水杯内需要添加补充水量，此时自动倒水机器人的倒水驱动装置获得补充水的有效信号，驱动相应倒水机构启动完成倒水动作，实现了自动倒水机器人何时倒水的智能判断功能；

2、本方案通过数据运算模块，根据7/8水容量体积信息数据V1为最大值，减去水杯实时余量水的体积V2得到需要添加补充水的体积V3，此时由自动倒水机器人根据V3值完成该杯水的补充添加，实现自动倒水机器人倒多少水的智能判断功能。

3、本方案倒水延时时间t的值根据V3与倒水机器人单位时间出水流量的比值来获得，实现自动倒水机器人更为精确定量的倒水补充功能。

附图说明

图1为本发明系统原理框图；

图2为本发明控制中心的工作原理框图；

图3为本发明自动倒水机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3描述本发明的一种实施例。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。下述实施例中所用的部件，如无特殊说明，均为市售。

自动倒水机器人倒水辨识系统，(如图1所示)具有自动倒水机器人1，所述自动倒水机器人1配备扫描采集会场所用杯体体积信息V1的三维扫描装置2和根据红外热成像原理近距离采集会场所用单个水杯内水量体积信息V2的红外摄像机3(如图3所示)。

(再次参见图1)所述三维扫描装置2和红外摄像机3的信号输出端均连接自动倒水机器人1的控制中心4，所述控制中心4集成安装数据比较模块401和数据运算模块402(如图2所示)，所述数据比较模块401比较V1和V2的数据信息，且仅当V2＜1/3V1时，所述数据比较模块401输出有效电信号至数据运算模块402，并由数据运算模块402根据7/8V1-V2公式计算该水杯所需添加的水量体积信息V3，且所述数据运算模块402的信号输出端将运算值传输至自动倒水机器人1的倒水驱动装置5，由倒水驱动装置5在控制中心4预设程序控制下按照V3值对应的倒水延时时间t完成一定时长的水杯补水动作。

可见，本发明以红外热成像原理为依据，通过红外摄像机3获取水杯内余水水量的体积信息数据V2，在此之前，以三维成像技术为理论依据，通过三维扫描装置2采集空杯水杯的水容量体积信息数据V1。之后将两者数据通过控制中心4的数据比较模块401进行比较：当V2小于三分之一V1时，即表示当前被测水杯内的水余量不足三分之一，数据比较模块401输出有效电信号至数据运算模块402，自动倒水机器人1获知该需要添加补充水的有效信号，由数据运算模块402对需要添加的水量数据信息处理，需要添加的水量数据信息运算式为7/8V1-V2：表示以7/8V1体积的水容量为标准满杯容量，用该标准满杯容量值减去实时水杯内的水余量体积信息数据V2，即为需要添加补充的水容量体积值V3。此时，自动倒水机器人1的倒水驱动装置5根据其所获得有效电信号启动，在控制中心控制下运行倒水动作程序，完成补充倒水动作，实现自动倒水机器人1自主辨识何时倒水的智能判断功能。此外，自动倒水机器人1根据所需添加的水量体积信息V3与自动倒水机器人1单位时间的出水流量之比,经数据运算模块402计算可得到补水添加延时出水时间长度t值，该时间长度值即为倒水驱动装置5在控制中心4预设程序控制下需要延时多长时间出水完成补水量的添加时间，并以此实现自动倒水机器人1更为精确定量的倒水补充功能。

上述技术方案中，所述自动倒水机器人1包括双臂倒水机构101、升降机构102和行走机构103；所述行走机构103借助红外探测仪和超声波测距仪为导向驱动行走机构103趋向热源目标按被测距离值行走。其中，红外探测仪依据人体温度热辐射为目标进行路径指引和规划，超声波测距仪依据确定的路径目标对行走机构103的行进方式进行规划。

上述技术方案中，为尽可能地降低经济成本，作为优选技术方案，所述三维扫描装置2为拍照式三维扫描仪，所述三维扫描仪2与自动倒水机器人1的水杯定位布局矢量图数据关联且信息互通。选用拍照式三维扫描仪，通过呈一定夹角的工业级CCD照相机预先对会场内单一水杯进行照相图像信息采集，将夹角图像解码和相位计算，利用图像匹配技术、三角形测量原理解算视区内像素三维坐标，然后通过自动拼接来获得被测水杯的三维数据信息，并将该三维数据信息转换成所需的水杯体积数据信息V1。此外，该水杯体积数据信息V1还可应用于会场内全部水杯定位布局矢量图点阵数据三维模型的重建提供数据采集支持，为自动倒水机器人1路径的规划以及相邻水杯倒水先后顺序的设定提供路径指引和数据参考支持。

上述技术方案中，为利用红外摄像机更为精准地获取单个水杯内的热水余量体积信息，作为优选技术方案，所述红外摄像机3仅采集距离单个水杯50cm距离远的水杯内水量体积信息V2。具体实施时，单个水杯的定位可依据自动倒水机器人1借助红外探测仪和超声波测距仪为导向驱动行走机构103趋向热源目标按被测距离值减去50cm设定行走机构103的步进步数来实现，为降低程序设计的复杂性，所述自动倒水机器人1完成首次空杯加水后，可将首次采集的各空杯矢量图布局数据预存在自动倒水机器人1的存储介质中，以便后续为各空杯补水路径的规划提供基础数据支持，该矢量图可通过存储记录并生成的会场内全部水杯定位布局矢量图点阵数据三维重建模型来实现。

上述技术方案中，为进一步简化并实现倒水驱动装置精确定量的倒水指令程序的设定，作为优选技术方案，所述数据运算模块402具有计算水杯所需添加的水量体积信息V3与双臂倒水机构101倒水延时时间t之间线性关系的运算单元，该运算单元可预存会场常规通用茶杯的容积数据信息。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (5)

1.自动倒水机器人倒水辨识系统，具有自动倒水机器人(1)，其特征在于：所述自动倒水机器人(1)配备扫描采集会场所用杯体体积信息V1的三维扫描装置(2)和根据红外热成像原理近距离采集会场所用单个水杯内水量体积信息V2的红外摄像机(3)，所述三维扫描装置(2)和红外摄像机(3)的信号输出端均连接自动倒水机器人(1)的控制中心(4)，所述控制中心(4)集成安装数据比较模块(401)和数据运算模块(402)，所述数据比较模块(401)比较V1和V2的数据信息，且仅当V2＜1/3V1时，所述数据比较模块(401)输出有效电信号至数据运算模块(402)，并由数据运算模块(402)根据7/8V1-V2公式计算该水杯所需添加的水量体积信息V3，且所述数据运算模块(402)的信号输出端将运算值传输至自动倒水机器人(1)的倒水驱动装置(5)，由倒水驱动装置(5)在控制中心(4)预设程序控制下按照V3值对应的倒水延时时间t完成一定时长的水杯补水动作。

2.根据权利要求1所述的自动倒水机器人倒水辨识系统，其特征在于：所述自动倒水机器人(1)包括双臂倒水机构(101)、升降机构(102)和行走机构(103)；所述行走机构(103)借助红外探测仪和超声波测距仪为导向驱动行走机构(103)趋向热源目标按被测距离值行走。

3.根据权利要求1所述的自动倒水机器人倒水辨识系统，其特征在于：所述三维扫描装置(2)为拍照式三维扫描仪，所述三维扫描装置(2)与自动倒水机器人(1)的水杯定位布局矢量图数据关联且信息互通。

4.根据权利要求1所述的自动倒水机器人倒水辨识系统，其特征在于：所述红外摄像机(3)仅采集距离单个水杯50cm距离远的水杯内水量体积信息V2。

5.根据权利要求1所述的自动倒水机器人倒水辨识系统，其特征在于：所述数据运算模块(402)具有计算水杯所需添加的水量体积信息V3与双臂倒水机构(101)倒水延时时间t之间线性关系的运算单元。