CN108021128B - 实体目标的跟随方法及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实体目标的跟随方法及机器人，该方法包括以下步骤：检测实体目标的位置和所述实体目标中多个特征点；根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向；根据所述实体目标的位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随所述虚拟目标。本发明基于实体目标的多个特征点信息，预测前进方向，并在前进方向上获得一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，这样使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。

Description

实体目标的跟随方法及机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种实体目标的跟随方法及机器人。
背景技术
普通的跟随功能，是实体目标在前方，机器人在后面跟随实体目标的方向，并保证一定的距离，完成跟随动作。这种跟踪方法，虽然技术上很容易实现，但是在使用体验上并不是最优状态。尤其是，当自动跟随的是贵重而安静的东西，例如平衡车或者行李箱，始终是在用户的身后，没有出现在用户的视野范围内的话，会给用户造成心理的不安全感和实际应用上的危险性，如意外撞击和丢失等。同样的，像无人机这样的拍摄工具，只能拍摄到用户的背影，无法做到像电影中那些拍正面的镜头，降低了拍摄成品的价值。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种实体目标的跟随方法。该实体目标的跟随方法可以使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
本发明的另一个目的在于提出一种机器人。
本发明的再一个目的在于提出另一种实体目标的跟随方法。
本发明的又一个目的在于提出另一种机器人。
为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种实体目标的跟随方法，该方法以下步骤：检测实体目标的位置和所述实体目标中多个特征点；根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向；根据所述实体目标的位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随所述虚拟目标。
根据本发明的实体目标的跟随方法，基于实体目标的多个特征点信息，预测前进方向，并在前进方向上获得一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，这样使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
另外，根据本发明上述实施例的实体目标的跟随方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向的步骤，包括：根据所述实体目标中多个特征点的位置关系得到所述实体目标的前进方向。
进一步地，所述实体目标中多个特征点是通过激光雷达、视觉传感器或超声波传感器检测得到的。
本发明的第二方面公开了一种机器人，包括车轮和/或旋翼，该机器人还包括：第一检测模块，用于检测实体目标的位置和所述实体目标中多个特征点；第一预测模块，用于根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向；第一控制模块，用于根据所述实体目标的位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制所述机器人跟随所述虚拟目标。
根据本发明的机器人，基于实体目标的多个特征点信息，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，机器人在实体目标和虚拟目标的中间位置，使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
另外，根据本发明上述实施例的机器人还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述第一预测模块用于：根据所述实体目标中多个特征点的位置关系得到所述实体目标的前进方向。
进一步地，所述第一检测模块包括激光雷达、视觉传感器或超声波传感器中的至少一种。
本发明的第三方面公开了另一种实体目标的跟随方法，包括以下步骤：检测实体目标的实时位置；根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向；根据所述实体目标的实时位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随所述虚拟目标。
根据本发明的实体目标的跟随方法，基于实体目标的位置变化情况，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，这样就使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
另外，根据本发明上述实施例的实体目标的跟随方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向的步骤包括：根据所述实体目标的实时位置的增量关系预测所述实体目标的前进方向。
本发明的第四方面公开了一种机器人，包括车轮和/或旋翼，该机器人还包括：第二检测模块，用于检测实体目标的实时位置；第二预测模块，用于根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向；第二控制模块，用于根据所述实体目标的实时位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制所述机器人跟随所述虚拟目标。
根据本发明的机器人，基于实体目标的位置变化情况，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，机器人在实体目标和虚拟目标的中间位置，使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
另外，根据本发明上述实施例的机器人还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述第二预测模块用于：根据所述实体目标的实时位置的增量关系预测所述实体目标的前进方向。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的实体目标的跟随方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的实体目标的跟随方法初始位置示意图；
图3是根据本发明一个实施例的两特征点判断目标前方的示意图
图4是根据本发明一个实施例的实体目标向右转状态和向右平移的示意图
图5根据本发明一个实施例的机器人的结构图；
图6是根据本发明另一个实施例的实体目标的跟随方法的流程图；
图7是根据本发明一个实施例的增量位置点判断目标前方的示意图；以及
图8是根据本发明另一个实施例的机器人的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的实体目标的跟随方法及机器人。
图1是根据本发明一个实施例的实体目标的跟随方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的实体目标的跟随方法，包括以下步骤：
S110：检测实体目标的位置和实体目标中多个特征点。
具体而言，为了更加容易的检测到实体目标的位置和特征点，可以在实体目标上可以安装自身具有方便被识别的特点，例如视觉的色彩信息，可反射光线、超声波等的实体表面，也可以是主动发出识别信号的装置。同时，作为跟踪的装置上可以安装可探测实体目标的多个特征点的传感器，例如激光雷达、视觉传感器或超声波传感器，其传感器可以安装正面朝向实体目标。
S120：根据实体目标中多个特征点预测实体目标的前进方向。
如图3所示，在机器人跟踪实体目标400时，根据实体目标400中多个特征点的位置关系得到实体目标400的前进方向，即，检测检测出特征点1和特征点2，并通过特征点1与特征点2之间的位置关系计算得到前进方向。这样获得的方向，不仅具有实时性，还具有可靠性。
S130：根据实体目标的位置基于实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随虚拟目标。
具体而言，通过了多个特征点的位置得到的预测前进方向，使其根据实体目标的位置基于实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得一个虚拟目标，并跟随其虚拟目标，其中，虚拟目标可以是基于正前进方向的延长线上的一个位置，也可以将虚拟目标设置在任何位置的，比如右/左侧方、右前方、右后方等任意指定方向上。从而实现全方位任意位置的跟随。
结合图2可知，当实体目标400前进/后退时，作为跟踪的机器人300在前进方向延长一段距离上，获得一个虚拟目标200，并使得机器人300跟随这个虚拟目标200前进/后退，并与实体目标400保持一定的距离。图4的左侧为实体目标400向右转状态，可以看出机器人300需要横向转动机身，进行大幅度的横向位移，在一定距离上跟随虚拟目标200。图4的右侧为实体目标400向左右横向平移，可以看出机器人300需要横向转动机身，在一定距离上跟随虚拟目标200横向平移。
根据本发明的实体目标的跟随方法，基于实体目标的多个特征点信息，预测前进方向，并在前进方向上获得一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，这样使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
图5根据本发明一个实施例的机器人的结构图。
如图5所示，根据本发明一个实施例的机器人500，包括车轮和/或旋翼，还包括：第一检测模块510、第一预测模块520和第一控制模块530。
其中，第一检测模块510用于检测实体目标的位置和实体目标中多个特征点。第一预测模块520用于根据实体目标中多个特征点预测实体目标的前进方向。第一控制模块530用于根据实体目标的位置基于实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制机器人跟随虚拟目标。
根据本发明的机器人，基于实体目标的多个特征点信息，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，机器人在实体目标和虚拟目标的中间位置，使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
在一些实施例中，第一预测模块用于：根据实体目标中多个特征点的位置关系得到实体目标的前进方向。
在一些实施例中，第一检测模块包括激光雷达、视觉传感器或超声波传感器中的至少一种。
为了实现拍摄用途，在一些实施例中，机器人还可以在本体上安装摄像装置，其安装在单轴或者多轴的云台上，这样可以使镜头始终朝向实体目标，有效的避免了因为机器人自身的转动带来的角度影响。
需要说明的是，本发明实施例的机器人的具体实现方式与本发明实施例的实体目标的跟随方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
另外，根据本发明实施例的机器人的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
图6是根据本发明另一个实施例的实体目标的跟随方法的流程图。
如图6所示，根据本发明另一个实施例的实体目标的跟随方法，包括以下步骤：
S610：检测实体目标的实时位置。
具体而言，作为跟踪的装置可以安装可探测实体目标的位置的传感器，使其检测到由传感器传送的实体目标的实时位置，其传感器可以安装正面朝向实体目标。
S620：根据实体目标的实时位置的变化情况预测实体目标的前进方向。
结合图7所示，通过检测实体目标400的位置，进行位置增量的计算，对前进方向做出一定的预判，使得机器人300按照预判的位置点1-3，进行前进。这样只需要通过识别实体目标的位置，不仅可以使用低配的传感器，从而降低跟踪的成本。
S630：根据实体目标的实时位置基于实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随虚拟目标。
具体而言，通过了实体目标的位置得到的预测前进方向，使其根据实体目标的位置基于所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得一个虚拟目标，并跟随其虚拟目标，其中，虚拟目标可以是基于正前进方向的延长线上的一个位置，也可以将虚拟目标设置在任何位置的，比如右/左侧方、右前方、右后方等任意指定方向上。从而实现全方位任意位置的跟随。
结合图2可知，当实体目标400前进/后退时，作为跟踪的机器人300在前进方向延长一段距离上，获得一个虚拟目标200，并使得机器人300跟随这个虚拟目标200前进/后退，并与实体目标400保持一定的距离。图4的左侧为实体目标400向右转状态，可以看出机器人300需要横向转动机身，进行大幅度的横向位移，在一定距离上跟随虚拟目标200。图4的右侧为实体目标400向左右横向平移，可以看出机器人300需要横向转动机身，在一定距离上跟随虚拟目标200横向平移。
根据本发明的实体目标的跟随方法，基于实体目标的位置变化情况，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，这样就使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
图8根据本发明另一个实施例的机器人的结构图。
如图8所示，根据本发明一个实施例的机器人800，包括车轮和/或旋翼，还包括：第二检测模块810、第二预测模块820和第二控制模块830。
其中，第二检测模块810用于检测实体目标的实时位置。第二预测模块820，用于根据实体目标的实时位置的变化情况预测实体目标的前进方向，进一步地，根据实体目标的实时位置的增量关系预测实体目标的前进方向。第二控制模块830，用于根据实体目标的实时位置基于实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制机器人跟随虚拟目标。
根据本发明的机器人，基于实体目标的位置变化情况，预测前进方向，并在前进方向上创造一个虚拟目标，并跟随这个前方的虚拟目标，机器人在实体目标和虚拟目标的中间位置，使跟踪位于用户的视野中，增加用户的安全感。
为了实现拍摄用途，在一些实施例中，机器人还可以在本体上安装摄像装置，其安装在单轴或者多轴的云台上，这样可以使镜头始终朝向实体目标，有效的避免了因为机器人自身的转动带来的角度影响。
需要说明的是，本发明实施例的机器人的具体实现方式与本发明实施例的实体目标的跟随方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
另外，根据本发明实施例的机器人的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种实体目标的跟随方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测实体目标的位置和所述实体目标中多个特征点；
根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向；
根据所述实体目标的位置基于预测的所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随所述虚拟目标。
2.根据权利要求1所述的实体目标的跟随方法，其特征在于，所述根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向的步骤，包括：
根据所述实体目标中多个特征点的位置关系得到所述预测的所述实体目标的前进方向。
3.根据权利要求2所述的实体目标的跟随方法，其特征在于，所述实体目标中多个特征点是通过激光雷达、视觉传感器或超声波传感器检测得到的。
4.一种机器人，包括车轮和/或旋翼，其特征在于，还包括：
第一检测模块，用于检测实体目标的位置和所述实体目标中多个特征点；
第一预测模块，用于根据所述实体目标中多个特征点预测所述实体目标的前进方向；
第一控制模块，用于根据所述实体目标的位置基于预测的所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制所述机器人跟随所述虚拟目标。
5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述第一预测模块用于：根据所述实体目标中多个特征点的位置关系得到所述预测的所述实体目标的前进方向。
6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述第一检测模块包括激光雷达、视觉传感器或超声波传感器中的至少一种。
7.一种实体目标的跟随方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测实体目标的实时位置；
根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向；
根据所述实体目标的实时位置基于预测的所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并跟随所述虚拟目标。
8.根据权利要求7所述的实体目标的跟随方法，其特征在于，所述根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向的步骤包括：
根据所述实体目标的实时位置的增量关系预测所述预测的所述实体目标的前进方向。
9.一种机器人，包括车轮和/或旋翼，其特征在于，还包括：
第二检测模块，用于检测实体目标的实时位置；
第二预测模块，用于根据所述实体目标的实时位置的变化情况预测所述实体目标的前进方向；
第二控制模块，用于根据所述实体目标的实时位置基于预测的所述实体目标的前进方向作为前方的相对坐标系上的任意指定点获得虚拟目标，并控制所述机器人跟随所述虚拟目标。
10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述第二预测模块用于：根据所述实体目标的实时位置的增量关系预测所述预测的所述实体目标的前进方向。
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