CN110815174A - 跟随机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跟随机器人，包括机器人本体、避障模块、目标检测模块和行走组件，机器人本体包括底盘、支撑结构和主控制器；避障模块包括测距传感器，测距传感器设于底盘上，测距传感器与主控制器电性连接；目标检测模块包括摄像装置，摄像装置设于支撑结构顶部，摄像装置与主控制器电性连接；行走组件包括至少三个全向轮和至少三个第一电机，所有全向轮分别由单独的第一电机驱动，所有第一电机分别与主控制器电性连接。通过设置摄像装置于支撑结构顶部，摄像装置不易被阻挡，不易丢失跟随目标；同时，通过设置包括全向轮的行走组件，本发明在直线行走或曲线行走时摄像装置均能对准跟随目标，不易丢失跟随目标。

Description

跟随机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，特别是涉及一种跟随机器人。

背景技术

行人跟随与交互是指全自主移动机器人在一定安全距离范围内跟随目标行人，并通过与目标行人进行友好地交互来获得下一步指令。目前，随着机器人应用领域的扩展，行人跟随与交互成为很多服务机器人需要具备的重要功能之一，例如商场超市服务机器人和军事辅助作战机器人等。

目前，机器人搭载各种各样的传感器对环境进行测量。而搭载视觉传感器和测距传感器的机器人存在跟随行人的场景相对简单和手势识别准确度较低等问题。在复杂环境中，例如人流密集的火车站等，机器人极易丢失跟随目标或者难以识别目标手势。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种跟随机器人，所述跟随机器人不易丢失跟随目标。

根据本发明实施例的跟随机器人，包括：机器人本体，包括底盘、设于所述底盘上方的支撑结构和设于所述底盘或所述支撑结构上的主控制器；设于所述机器人本体上的避障模块，包括测距传感器，所述测距传感器设于所述底盘上，所述测距传感器与所述主控制器电性连接；设于所述机器人本体上的目标检测模块，包括摄像装置，所述摄像装置设于所述支撑结构顶部，所述摄像装置与所述主控制器电性连接；设于所述机器人本体底部的行走组件，包括至少三个全向轮和至少三个第一电机，所有所述全向轮分别由单独的所述第一电机驱动，所有所述第一电机分别与所述主控制器电性连接。

根据本发明实施例的跟随机器人，至少具有如下技术效果：通过设置摄像装置于支撑结构顶部，摄像装置不易被阻挡，不易丢失跟随目标；同时，通过设置包括全向轮的行走组件，本发明在直线行走或曲线行走时摄像装置均能对准跟随目标，不易丢失跟随目标。

根据本发明的一些实施例，所述行走组件包括三个全向轮，三个全向轮均布于所述底盘的底部。

根据本发明的一些实施例，所述测距传感器为激光传感器、或红外传感器、或超声波传感器、或声纳传感器。

根据本发明的一些实施例，所述摄像装置为深度摄像头。

根据本发明的一些实施例，所述支撑结构上设有数据处理单元，所述摄像装置与所述数据处理单元电性连接，所述数据处理单元与所述主控制器电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述底盘包括第一层板和设于所述第一层板上方的第二层板，所述支撑结构包括第三层板、第四层板和第五层板，所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板由下至上间隔设置，所述第一电机设于所述第一层板与所述第二层板之间，所述测距传感器设于所述第二层板上侧，所述主控制器设于所述第三层板上，所述摄像装置设于所述第五层板上，所述数据处理单元设于所述第四层板上。

根据本发明的一些实施例，所述第二层板上侧设有急停开关和控制面板，所述急停开关和所述控制面板分别与所述主控制器电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一层板和所述第二层板为铝板，所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板为亚克力板，所述支撑结构还包括铝型材骨架，所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板均通过所述铝型材骨架与所述底盘固接。

根据本发明的一些实施例，所述底盘上设有电池，所述电池与所述主控制器电性连接。

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是本发明实施例的跟随机器人的立体结构示意图；

图2是图1中所示的行走组件的结构示意图；

图3是本发明实施例的跟随机器人的避障行为示意图。

附图标记：

第三层板110、第四层板120、第五层板130、铝型材骨架150、深度摄像头210、数据处理单元220、主控制器230、激光传感器240、控制面板250、急停开关260、第一层板310、第二层板320、全向轮 330。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的跟随机器人。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的跟随机器人，包括机器人本体、避障模块、目标检测模块和行走组件。

机器人本体包括底盘、设于底盘上方的支撑结构和设于底盘或支撑结构上的主控制器230；避障模块包括测距传感器，测距传感器设于底盘上，测距传感器与主控制器230电性连接；目标检测模块包括摄像装置，摄像装置设于支撑结构顶部，摄像装置与主控制器230电性连接；行走组件包括至少三个全向轮330和至少三个第一电机，所有全向轮330分别由单独的第一电机驱动，所有第一电机分别与主控制器230电性连接。

通过设置摄像装置于支撑结构顶部，摄像装置不易被阻挡，不易丢失跟随目标；现有的跟随机器人，如中国专利跟随式机器人(公开号CN208084321U)，其转向时摄像头的朝向会偏离跟随目标，容易丢失跟随目标，而本发明通过设置包括全向轮330的行走组件，全向轮330能全方位移动和旋转，本发明在直线行走或曲线行走时摄像装置均能对准跟随目标，在复杂环境中稳定地保持跟随目标在视野中央，不易丢失跟随目标；第一电机与全向轮330之间还可设置减速器，以使全向轮330的转动速度较慢，跟随机器人的移动更稳定。

在本发明的一些实施例中，行走组件包括三个全向轮330，三个全向轮330均布于底盘的底部，具体地，三个全向轮330的转轴均沿底盘的径向设置，三个全向轮330呈中心对称设置，相邻的两个全向轮330的转轴的夹角为120°，便于设置，使跟随机器人既可以沿轮面的切线方向移动，也可以沿轮子的轴线方向移动，这两种运动的组合即可以实现平面内任意方向的运动。当然，行走组件也可包括四个、五个或更多的全向轮330。

在本发明的一些实施例中，测距传感器为激光传感器240、或红外传感器、或超声波传感器、或声纳传感器。激光传感器240可以测量出机器人所面对的障碍物的距离，并将距离信息发送至主控制器 230；可以设置多个声呐传感器组成声纳环，能同时检测四周障碍物的距离；多传感器组合避障方案同样适用。

在本发明的一些实施例中，摄像装置为深度摄像头210。深度摄像头210能获取跟随目标与机器人本体的距离信息，使跟随机器人能根据跟随目标与机器人本体的距离调整移动模式、调整移动速度，能更精准地跟随目标。

在本发明的一些实施例中，支撑结构上设有数据处理单元220，摄像装置与数据处理单元220电性连接，数据处理单元220与主控制器230电性连接。数据处理单元220可以使用搭载图像处理器的工控机，如普通笔记本、英伟达开发的专门用于深度学习的计算机等；数据处理单元220可从深度摄像头210接收图像信息和深度信息，从深度信息中提取出跟随目标与机器人本体的距离和跟随目标的行进方向，将提取出来的信息传送至主控制器230，降低主控制器230的运算负担，提高运算速度，主控制器230可使用现有的工控机；

从图像信息中提取出跟随目标骨架，并对目标骨架手势进行识别，例如，跟随目标双手平举时，机器人本体可开始跟随目标；跟随目标右手向上直举时，机器人本体可保持原地等待；跟踪目标左手向上直举时，机器人本体保持原地等待同时数据处理单元220记录跟随目标的距离信息，当跟踪目标的距离信息大于一定距离时，机器人本体开始跟随目标。其中，主控制器230从避障模块得到距离信息，控制机器人本体侧向平移避障或者绕障碍物弧形避障。机器人本体的避障行为取决于跟随目标当前与机器人本体运动速度的比例，若跟随目标的速度大于机器人本体运动最大速度时，机器人在障碍物前将做侧向平移避障；若跟随目标的速度小于或等于机器人本体运动最大速度时，机器人在障碍物前将做弧形避障，相关避障行为的示意如附图3 所示。其中，主控制器230从目标检测模块得到距离和方向信息以及手势信息，控制机器人本体在避障的同时跟随目标或者依照手势信息控制机器人本体进行相应运动。跟随机器人既可以跟随目标的背部，也可以跟随目标的正面。

在本发明的一些实施例中，底盘包括第一层板310和设于第一层板310上方的第二层板320，支撑结构包括第三层板110、第四层板 120和第五层板130，第一层板310、第二层板320、第三层板110、第四层板120和第五层板130由下至上间隔设置，第一电机设于第一层板310与第二层板320之间，测距传感器设于第二层板320上侧，主控制器230设于第三层板110上，摄像装置设于第五层板130上，数据处理单元220设于第四层板120上。这样结构简单，便于设置。

在本发明的一些实施例中，第二层板320上侧设有急停开关260 和控制面板250，急停开关260和控制面板250分别与主控制器230 电性连接。这样能手动停止跟随机器人，以及手动控制跟随机器人的移动，防止目标检测模块发生故障时跟随机器人胡乱移动。

在本发明的一些实施例中，第一层板310和第二层板320为铝板，第三层板110、第四层板120和第五层板130为亚克力板，支撑结构还包括铝型材骨架150，第三层板110、第四层板120和第五层板130 均通过铝型材骨架150与底盘固接。第一层板310和第二层板320可制作成圆形，第三层板110、第四层板120和第五层板130可制作成矩形；结构简单，底盘与支撑结构均较轻便。

在本发明的一些实施例中，底盘上设有电池，电池与主控制器 230电性连接。这样跟随机器人的移动无需受电源线的限制，移动更灵活。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种跟随机器人，其特征在于：包括：

机器人本体，包括底盘、设于所述底盘上方的支撑结构和设于所述底盘或所述支撑结构上的主控制器；

设于所述机器人本体上的避障模块，包括测距传感器，所述测距传感器设于所述底盘上，所述测距传感器与所述主控制器电性连接；

设于所述机器人本体上的目标检测模块，包括摄像装置，所述摄像装置设于所述支撑结构顶部，所述摄像装置与所述主控制器电性连接；

设于所述机器人本体底部的行走组件，包括至少三个全向轮和至少三个第一电机，所有所述全向轮分别由单独的所述第一电机驱动，所有所述第一电机分别与所述主控制器电性连接。

2.根据权利要求1所述的跟随机器人，其特征在于：所述行走组件包括三个全向轮，三个全向轮均布于所述底盘的底部。

3.根据权利要求1所述的跟随机器人，其特征在于：所述测距传感器为激光传感器、或红外传感器、或超声波传感器、或声纳传感器。

4.根据权利要求1所述的跟随机器人，其特征在于：所述摄像装置为深度摄像头。

5.根据权利要求4所述的跟随机器人，其特征在于：所述支撑结构上设有数据处理单元，所述摄像装置与所述数据处理单元电性连接，所述数据处理单元与所述主控制器电性连接。

6.根据权利要求5所述的跟随机器人，其特征在于：所述底盘包括第一层板和设于所述第一层板上方的第二层板，所述支撑结构包括第三层板、第四层板和第五层板，所述第一层板、所述第二层板、所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板由下至上间隔设置，所述第一电机设于所述第一层板与所述第二层板之间，所述测距传感器设于所述第二层板上侧，所述主控制器设于所述第三层板上，所述摄像装置设于所述第五层板上，所述数据处理单元设于所述第四层板上。

7.根据权利要求6所述的跟随机器人，其特征在于：所述第二层板上侧设有急停开关和控制面板，所述急停开关和所述控制面板分别与所述主控制器电性连接。

8.根据权利要求6所述的跟随机器人，其特征在于：所述第一层板和所述第二层板为铝板，所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板为亚克力板，所述支撑结构还包括铝型材骨架，所述第三层板、所述第四层板和所述第五层板均通过所述铝型材骨架与所述底盘固接。

9.根据权利要求1所述的跟随机器人，其特征在于：所述底盘上设有电池，所述电池与所述主控制器电性连接。

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