CN108681340A - 一种短波雷达智能跟随器及智能跟随方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短波雷达智能跟随器及智能跟随方法，其中短波雷达智能跟随器包括：图像分析模块，采集用户的图像，并与已存储的目标用户的人体外貌特征进行对比，判断是否为目标用户；若是目标用户，将间隔一定帧数的图像进行比较，判断目标用户的运动状态；避障模块，利用短波雷达实时检测障碍物的位置；控制模块，接收图像分析模块的判断结果，以及避障模块检测的结果，控制所述跟随器绕开障碍物朝向所述目标用户移动或跟随所述目标用户移动。本发明可以用来陪伴及跟随用户，提供相应的服务，且生动有趣。
Description
技术领域
本发明涉及智能跟随设备及跟随方法，尤其涉及一种基于短波雷达的智能跟随装置及对应的跟随方法。
背景技术
随着经济生活水平的提高，智能机器人及智能早教机的发展，家长为了提高孩子的学习能力及早期智商开发，都会给孩子买一堆智能玩具，陪伴孩子边玩边学习的习惯。贪玩的孩子会随着周围附加因素的变化，随时离开或临时外出。
超声波、激光雷达实现跟踪的缺陷：CN201610473863-一种带有智能跟随功能的机器人用的超声波跟踪方式，包括深圳越登智能的激光扫描雷达传感器都无法穿越阻挡物体的识别功能，根据超声波、激光雷达的特性，无穿透物体的缺陷，都被新技术取代，比如车站人多的环境不能使用，隔两三个人就无法识别；又如在家里，使用者走过房间门，都无法识别，因为障碍物遮挡住超声波和激光束。
激光雷达、超声波都只能在可视的情况下完成定位功能，从技术面分析，是无法胜任穿透物体跟踪任务的。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术的问题，提出一种短波雷达智能跟随器，包括：
图像分析模块，采集用户的图像，并与已存储的目标用户的人体外貌特征进行对比，判断是否为目标用户；若是目标用户，将间隔一定帧数的图像进行比较，判断目标用户的运动状态；
避障模块，利用短波雷达实时检测障碍物的位置；
控制模块，接收图像分析模块的判断结果，以及避障模块检测的结果，控制所述跟随器绕开障碍物朝向所述目标用户移动或跟随所述目标用户移动；
手势识别模块，用于识别用户的手势，所述控制模块根据识别后的手势执行对应的指令；
语音识别模块，提取目标用户的声音特征信息，采集目标用户的语音指令，并预存的语音指令进行对比，所述控制模块根据识别后的手势执行对应的指令。
本技术方案中，上述目标用户的人体外貌特征包括面部轮廓，身高及三围尺寸，面部皮肤、衣服及裤子的颜色数据。所述身高及三围尺寸由短波雷达测出。
步骤1，采集用户的人体外貌特征，并存储作为当前目标用户的人体外貌特征；
步骤2，收到跟随指令后，通过图像处理方法采集用户图像，与已存储的目标用户的人体外貌特征进行对比，判断是否为目标用户，以及目标用户的移动方向，朝向目标用户运动；
在朝向目标用户运动的过程中，通过短波雷达实时检测障碍物的位置，绕开障碍物朝向目标用户运动或跟随目标用户移动，直至收到跟随停止指令。
本发明可以像小宠物一样智能跟随，可以用来照看孩子，还可以成为孩子很好的玩伴。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明采集目标用户人体外貌特征的流程图；
图3为本发明被跟随者的使用流程图；
图4为本发明智能跟随者的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，说明本发明的结构原理。
如图1所示，本发明提出的短波雷达智能跟随器，包括图像分析模块、避障模块以及控制模块。图像分析模块设有高清摄像头，可以用来建立目标用户的人体外貌特征包括不限于（头、人脸、面部皮肤、耳朵、肩膀、腰部、殿部、胯部、衣服及裤子的颜色、腿及足，测量轮廓等尺寸）数据，而且在跟踪过程中，还可以实时采集用户的图像，并与已存储的目标用户的人体外貌生物特征分别进行对比，判断是否为目标用户；若是目标用户，将间隔一定帧数的图像进行比较，判断目标用户的运动状态。
当用户开始移动时，移动范围超出设定值（例：设定范围最小1米，最大2米），避障模块通过短波雷达检测到回波频率发生变化，控制模块计数出用户移动数据，通知驱动模块，输出驱动信号，智能跟随器开始以0.5m/s的速度前进或后退移动；当用户不再移动，智能跟随器则移动到距离用户1.2米的位置停止。用户再次移动，则重复整个跟踪移动过程。
避障模块利用短波雷达实时检测障碍物的位置，短波雷达还可以在静态采集目标用户图像时，提供目标用户站立的位置信息，确定身高及三围尺寸，在避障方面，可以在行动时测试障碍物，如果短波雷达的可探测区域内有物体运动，反射波的时间就会有变化，即多普勒效应，以此来判断发射雷达波区域的物体移动，从而控制模块可以控制伺服器马达或电子、机械控制开关来使跟随器达到跟踪的目的。具体避障过程为：当前方有障碍时，避障模块的短波雷达收到的回波频率发生变化，移动过程中产生的发射微波的方向和仰角，来判定障碍物的位置，控制模块输出相应的驱动控制信号，智能跟随器距离障碍物0.3m位置开始转向，转向方向则根据雷达检测到用户数据的方向移动。
当目标用户距离跟随器一定距离范围内时，例如0.5-3米内，手势识别模块可以识别目标用户手势，从而控制模块可以执行前进、后退、向左、向右等手势，但是不局限于这些手势。目标用户还可以发出语音指令，语音识别模块提取目标用户的声音特征信息，采集目标用户的语音指令，并预存的语音指令进行对比，控制模块根据识别后的手势执行对应的指令。例如，向智能跟随器发出“单掌往左挥手”，手势识别模块输出向左信号， 智能跟随器向左移动，“单掌往右挥手”，手势识别模块输出向右信号，智能跟随器向右移动。
此外，本发明还可以在智能跟随器上设置显示模块，来显示需要的文字、图案或视频。智能跟随器的运动速度可以有几种模式可选，例如模拟小孩的速度 0.5m/s；模拟中速0.8m/s；模拟大人的速度1.1m/s等。在某个速度模式下，当目标用户走的过快或者是因为其他原因，导致智能跟随器与目标用户之间的距离较远或者是跟踪失败时（例如超过3米），智能跟随器可以进行相应的语音提示，例如“主人，等等我”之类的。
如图2至图4所示，本发明提出的短波雷达智能跟随方法，一开始采集用户的图像存储为目标用户的人体外貌特征，之后在收到跟随指令以后，通过图像处理方法采集用户图像，与已存储的目标用户的人体外貌特征进行对比，判断是否为目标用户，以及目标用户的移动方向，朝向目标用户运动；在朝向目标用户运动的过程中，通过短波雷达实时检测障碍物的位置，绕开障碍物朝向目标用户运动或跟随目标用户移动。在收到跟随停止指令后，就会停止跟随。
该智能跟随器在距离目标用户一定距离范围内，接收目标用户发出的指令，并执行。具体的指令可以是手势指令也可以是语音指令，其中语音指令可以是科大讯飞这类成熟的语音识别技术。
本发明在使用之前，可以先对用户进行认证，以确定目标用户的信息或人体外貌特征，例如，可以要求目标用户正面站直，背面站直，侧面站直，昂首挺胸；开机模式下，按启动键，屏幕显示人的外框模型，特别是双足的位置，有两个对应的人体足印，并语音、文字提示用户站在足印位置内，听到语音及“哔哔”提示声，开始采集用户数据。正面采集时，采集点印堂、左右眉心骨中间、颌骨、鼻尖、人中穴、下颚、双耳、头部轮廓、双肩、三围、殿部、胯部、衣服及裤子的颜色、腿及足、人体外形轮廓。 侧面采集时，采集头部轮廓、下颚、鼻尖、耳朵、眉心、手臂、手指、三围、衣服及裤子的颜色、腿及足、人体外形轮廓。背面采集时，头顶、头部轮廓、双耳、手臂、指尖、三围、双肩、三围、殿部、胯部等。最后还可以进行手掌识别采集。
采集完信息后，有听到语音及“哔哔”提示声就可以正常使用了。
使用时，短波雷达发出探路信号，智能跟随器开始慢慢转圈，图像分析模块通过高清摄像头开始搜寻已设定的目标用户，目标用户出现后，智能跟随器提取用户信息并与设置数据库模块的人体特征信息进行比对，判断确认一致，智能跟随器停止转动，等待用户出发。然后执行跟踪、避障流程。
应当理解的是，上述针对具体实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种短波雷达智能跟随器，其特征在于，包括：
图像分析模块，采集用户的图像，并与已存储的目标用户的人体外貌生物特征分别进行对比，判断是否为目标用户；若是目标用户，将间隔一定帧数的图像进行比较，判断目标用户的运动状态；
避障模块，利用短波雷达实时检测障碍物的位置；
控制模块，接收图像分析模块的判断结果，以及避障模块检测的结果，控制所述跟随器绕开障碍物朝向所述目标用户移动或跟随所述目标用户移动。
2.如权利要求1所述的短波雷达智能跟随器，其特征在于，还包括手势识别模块，用于识别用户的手势，所述控制模块根据识别后的手势执行对应的指令。
3.如权利要求1所述的短波雷达智能跟随器，其特征在于，还包括语音识别模块，提取目标用户的声音特征信息，采集目标用户的语音指令，并预存的语音指令进行对比，所述控制模块根据识别后的手势执行对应的指令。
4.如权利要求1所述的短波雷达智能跟随器，其特征在于，所述目标用户的人体外貌特征包括面部轮廓，身高及三围尺寸，面部皮肤、衣服及裤子的颜色数据。
5.如权利要求1所述的短波雷达智能跟随器，其特征在于，所述身高及三围尺寸由短波雷达测出。
6.一种短波雷达智能跟随方法，其特征在于，包括：
步骤1，采集用户的人体外貌特征，并存储作为当前目标用户的人体外貌特征；
步骤2，收到跟随指令后，通过图像处理方法采集用户图像，与已存储的目标用户的人体外貌特征进行对比，判断是否为目标用户，以及目标用户的移动方向，朝向目标用户运动；
在朝向目标用户运动的过程中，通过短波雷达实时检测障碍物的位置，绕开障碍物朝向目标用户运动或跟随目标用户移动，直至收到跟随停止指令。
7.如权利要求6所述的短波雷达智能跟随方法，其特征在于，在距离目标用户一定距离范围内，接收目标用户发出的指令，并执行。
8.如权利要求7所述的短波雷达智能跟随方法，其特征在于，所述指令包括手势指令和语音指令。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108681340A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109235335A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-01-18 | 北京小米移动软件有限公司 | 宠物粪便清理机和宠物粪便清理系统 |
| CN110543177A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-06 | 珠海市一微半导体有限公司 | 一种自主遛娃机器人及自动溜娃方法 |
| CN111352432A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 北京石头世纪科技股份有限公司 | 智能清洁设备及其控制方法和可读介质 |
| CN112890680A (zh) * | 2019-11-19 | 2021-06-04 | 科沃斯机器人股份有限公司 | 跟随清洁作业方法、控制方法、装置、机器人及存储介质 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102393739A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-03-28 | 严海蓉 | 智能手推车及其应用方法 |
| CN103573098A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种车辆自感应开启行李箱装置 |
| CN106741028A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 四川西部动力机器人科技有限公司 | 一种机场智能行李车 |
| CN106970627A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-21 | 深圳市元时科技有限公司 | 一种智能跟随系统 |
| CN107309883A (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | 王方明 | 智能机器人 |
-
2018
- 2018-04-23 CN CN201810367108.2A patent/CN108681340A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102393739A (zh) * | 2011-05-27 | 2012-03-28 | 严海蓉 | 智能手推车及其应用方法 |
| CN103573098A (zh) * | 2013-11-19 | 2014-02-12 | 浙江吉利汽车研究院有限公司 | 一种车辆自感应开启行李箱装置 |
| CN107309883A (zh) * | 2016-04-27 | 2017-11-03 | 王方明 | 智能机器人 |
| CN106741028A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-31 | 四川西部动力机器人科技有限公司 | 一种机场智能行李车 |
| CN106970627A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-21 | 深圳市元时科技有限公司 | 一种智能跟随系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 张坤石: "《潜艇光电装备技术》", 31 December 2012, 哈尔滨工程大学出版社 * |
| 王超英 等: "《国防科技奥秘》", 31 October 2013, 山东科学技术出版社 * |
| 范凯熹 等: "《信息交互设计》", 31 March 2015, 中国海洋大学出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109235335A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-01-18 | 北京小米移动软件有限公司 | 宠物粪便清理机和宠物粪便清理系统 |
| CN111352432A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 北京石头世纪科技股份有限公司 | 智能清洁设备及其控制方法和可读介质 |
| CN111352432B (zh) * | 2018-12-20 | 2023-09-15 | 北京石头世纪科技股份有限公司 | 智能清洁设备及其控制方法和可读介质 |
| CN110543177A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-06 | 珠海市一微半导体有限公司 | 一种自主遛娃机器人及自动溜娃方法 |
| CN112890680A (zh) * | 2019-11-19 | 2021-06-04 | 科沃斯机器人股份有限公司 | 跟随清洁作业方法、控制方法、装置、机器人及存储介质 |
| CN112890680B (zh) * | 2019-11-19 | 2023-12-12 | 科沃斯机器人股份有限公司 | 跟随清洁作业方法、控制方法、装置、机器人及存储介质 |
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