CN111272288A - 基于协作机器人的体温自动测量装置和自动测量方法 - Google Patents

Abstract

一种基于协作机器人的体温自动测量装置和自动测量方法。装置包括：额温计，用于测定目标人员的额头温度；第一图像获取组件，用于获取目标人员的额头图像信息；协作机器人，用于设置安装额温计和图像获取组件，并驱动额温计和第一图像获取组件的移动；信息处理组件，设置与第一图像获取组件和额温计连接，用于处理图像信息和额温信息，基于图像信息确定目标人员的额头坐标；机器人控制组件，设置分别与信息处理组件和协作机器人连接，用于控制协作机器人的移动，将额温计移动到额头温度测量位置；额温获取组件，用于获取额温计测到的额头温度。

Description

基于协作机器人的体温自动测量装置和自动测量方法

技术领域

本申请属于自动测量技术领域，具体涉及一种基于协作机器人的体温自动测量装置和自动测量方法。

背景技术

人体体温是否正常是人是否健康的重要指标之一，很多疾病的初期症状伴随着人体体温的升高，尤其是一些传染性疾病，例如病毒引起的流感、肺炎等，初期症状都会伴随着患者体温的升高，随着经济的快速发展，人员的流动性空前增大，这些疾病的传染性大大增强，疾病的传染范围广，一旦发生严重情况，很难有效控制，对人们身体健康和社会经济发展会造成严重的影响，所以人体体温的准确测量有助于准确判断人员的身体健康状态。

目前通常采用红外测温技术实现人体体温的快速测量，例如在人员密集的公共场合，但是，目前采用的手持式红外体温计通常需要工作人员手持体温计，逐个进行测量，增加了人员相互接触的机会，而且效率较低；通过远程获取红外图像的方法能够进行大面积采集人员脸部红外图像，确定人员体温，测量速度大，效率高，但是体温测量的准确性不够，不能作为准确的体温数据对发烧人员进行筛查。

发明内容

为了至少解决以上提到现有技术存在的技术问题之一，一方面，本申请实施例公开了一种基于协作机器人的体温自动测量装置，该测量装置包括：

额温计，设置用于测定目标人员的额头温度；

第一图像获取组件，设置用于获取目标人员的额头图像信息；

协作机器人，设置用于安装额温计和第一图像获取组件，并驱动额温计和第一图像获取组件的移动；

信息处理组件，设置与第一图像获取组件和额温计连接，用于处理图像信息和额温信息，基于图像信息确定目标人员的额头坐标；

机器人控制组件，设置分别与信息处理组件和协作机器人连接，用于控制协作机器人的移动，将额温计移动到额头温度测量位置；

额温获取组件，用于获得所述额温计测到的额头温度。

进一步，一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，第一图像获取组件包括单个摄像头。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，第一图像获取组件为两个设置在不同位置的摄像头。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，协作机器人为多轴机器人。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，额温计上设置有弹性保护装置。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，还包括声光报警组件。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，额温获取组件包括第二图像获取组件，设置用于拍照获取额温计测得的额温信息。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，额温获取组件包括通讯部件，设置与与额温计和信息处理组件连接，用于传输额温计得到的额温信息。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，还包括光电开关，设置用于感应目标人员。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，第一图像获取组件设置安装在协作机器人上。

另一方面，一些实施例公开了一种体温自动测量方法，该测量方法包括：

利用第一图像获取组件获取目标人员的图像信息；

基于所述图像信息，信息处理组件确定目标人员的位置信息；

基于所述位置信息，确定目标人员体温的测量位置；

协作机器人将额温计移动到该测量位置，测量目标人员的额温，作为其体温。

进一步，一些实施例公开的体温自动测量方法，还包括：感应目标人员信息，启动体温自动测量。

本申请实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，第一图像获取组件能够快速获取目标人员的额头图像信息，信息处理组件能够根据额头图像信息获知目标人员额头所在位置的坐标，进而协作机器人将额温计移动到目标人员额头附近的温度测量位置，额温计准确快速获取目标人员的额头温度。通过对目标人员额头所在位置的准确分析，协作机器人能够将额温计准确移动到距离目标人员额头附近位置，确保了额温计能够获取准确的体温。本申请实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，结构简单，测量快，结果准确，体温自动测量方法，简单实用，准确高效，能够用于人体体温快速检测的各种场合，具有良好的产业实用性。

附图说明

图1实施例1基于协作机器人的体温自动测量装置结构示意图；

图2实施例2基于协作机器人的体温自动测量装置中双摄像头测量待测目标坐标示意图；

图3实施例3基于协作机器人的体温自动测量装置结构示意图。

具体实施方式

在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本申请实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本申请中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本申请公开的内容。

除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义；作为本申请中其它未特别注明的试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常采用的实验方法和技术手段。

本公开所用的术语“基本”和“大约”用于描述小的波动。例如，它们可以是指小于或等于±5％，如小于或等于±2％，如小于或等于±1％，如小于或等于±0.5％，如小于或等于±0.2％，如小于或等于±0.1％，如小于或等于±0.05％。浓度、量和其它数值数据在本文中可以以范围格式表示或呈现。这样的范围格式仅为方便和简要起见使用，因此应灵活解释为不仅包括作为该范围的界限明确列举的数值，还包括该范围内包含的所有独立的数值或子范围。例如，“1～5％”的数值范围应被解释为不仅包括1％至5％的明确列举的值，还包括在所示范围内的独立值和子范围。因此，在这一数值范围中包括独立值，如2％、3.5％和4％，和子范围，如1％～3％、2％～4％和3％～5％等。这一原理同样适用于仅列举一个数值的范围。此外，无论该范围的宽度或所述特征如何，这样的解释都适用。本申请述及的额温计，是指用于测量人体额头温度的电子测温计，通常不接触人体皮肤即可测定人体温度。本申请述及的额头图像信息，通常是指至少包括人员额头部位的人员图像信息，例如可以是头部图像，可以是半身图像，也可以是全身图像。

在本公开，包括权利要求书中，所有连接词，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等被理解为是开放性的，即是指“包括但不限于”。只有连接词“由……构成”和“由……组成”是封闭连接词。

为了更好的说明本申请内容，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在实施例中，对于本领域技术人员熟知的一些方法、手段、仪器、设备等未作详细描述，以便凸显本申请的主旨。在不冲突的前提下，本申请实施例公开的技术特征可以任意组合，得到的技术方案属于本申请实施例公开的内容。

在一些实施方式中，基于协作机器人的体温自动测量装置包括：额温计，用于测定目标人员的额头温度；第一图像获取组件，用于获取目标人员的额头图像信息；协作机器人，用于设置安装额温计和第一图像获取组件，并驱动额温计和第一图像获取组件的移动；信息处理组件，设置与第一图像获取组件和额温计连接，用于处理图像信息和额温信息，基于图像信息确定目标人员的额头坐标；机器人控制组件，设置分别与信息处理组件和协作机器人连接，用于控制协作机器人的移动，将额温计移动到额头温度测量位置；额温获取组件，用于获得所述额温计测到的额头温度。

通常人体的体温通过测量口腔、腋窝、直肠三种温度能够较为准确的确定，但实际操作中这三种方式往往不方便测量，而且需要时间较长，特别是不便于在公共场合需要快速测量人员体温的地方实施，所以目前通常以额头温度，即额温作为体温的测量方式，一般认为人体体温正常的情况下，额温也处于正常的一个温度范围，所以额温能够正确的反应人体是否处于发烧状态。

通常，通过对图像中眼睛、眉毛的分析可以较为准确的确定适合进行额温测量的额头部位，特别是在一些场合，人员通常需要佩戴口罩，无法通过人脸识别的方式确定额头的测温位置，利用本申请实施例公开的方法，通过对眼睛、眉毛的分析即可快速准确确定额温测量位置，进而快速测量额温。

通常，通过对图像中眼睛、眉毛的分析，结合目标人员的身高信息，还可以对其身份进行识别，确定其身份，特别是在目标人员数量有限的特定场合，身份识别具有很高的准确性，通过建立身份信息数据库，可以进行信息统计、信息追溯等。例如办公楼、工厂厂区等，建立人员身份和图像信息数据库，在测量人员体温的同时对人员身份进行识别，可以实现身份信息和额温测量实时统计，掌握动态信息。

通常，基于协作机器人的体温自动测量装置的第一图像获取组件包括摄像头，用于获取待测目标的图像信息。作为可选实施方式，可以选择CCD相机、CMOS相机，例如板级相机MV-CB103-20UM/UC–S，该相机使用OnSemi的PYTHON1300CMOS芯片，通过USB3.0接口实时传输非压缩图像，最高帧率可达170fps，采用M12接口，结构小巧，适合于体温自动测量装置使用。

作为可选实施方式，第一图像获取组件包括单个摄像头。第一图像获取组件设置为单个摄像头，则需要将体温测量装置和目标人员设置在一个固定的位置范围内，体温测量装置只需要在竖直方向上下移动，以适应不同人员的身高高度，确定额温计的测量高度与目标人员的额头位置相当，即可进行体温测定。例如，额温计的测量范围一般在1～4厘米范围内比较准确，可以将目标人员站立位置与额温计之间的距离设置在1～4厘米之间，单个摄像头获取目标人员头部包括额头的图像后，体温自动测量装置分析该图像获取额头的高度坐标，然后将额温计移动到该坐标位置，即可以进行额温测量。通常额温计能够在竖直方向上、下移动，以便对身高不同的人员进行准确的额温测量。

作为可选实施方式，基于协作机器人的体温自动测量装置的第一图像获取组件包括两个设置在不同位置的摄像头。通常将两个摄像头设置在同一个水平面内的不同位置，两个摄像头同时获取目标人员的头部图像，进而确定目标人员额头部位的坐标。

作为可选实施方式，基于协作机器人的体温自动测量装置的协作机器人为多轴机器人。通常多轴机器人能够在多个维度进行移动，能够精确控制移动位置。例如六轴机器人，具有六个运动轴，具有六个自由度，能够在三维空间实现精确的定位，能够将额温计准确移动到确定的测量位置，进行额温测量。因为多轴机器人能够在三维空间任意移动，例如，可以在三维直角坐标空间的三个方向任意移动，所以，体温自动测量装置能够对不同身高的目标人员进行准确额温测定，还能够对距离体温自动测量装置远近不同的目标人员进行准确额温测定，提高了体温自动测量装置的适应性。例如，可选型号为AUBO i5的AUBO机器人作为本申请实施例中的协作机器人。通常机器人控制组件包括与协作机器人配套的控制器。

通常，协作机器人设置安装在机器人底座上，该底座下方还设置有万向轮，以便于移动协作机器人。

通常协作机器人上设置有连接法兰，进一步将第一图像获取组件和额温计设置在连接法兰上，以便将第一图像获取组件和额温计等部件设置在合理的位置上，便于作业。

通常，本申请实施例公开信息处理组件通过对额头图像信息的分析处理，获得图像信息中包含的目标人员额头部位的位置信息，进而确定额温计测定额头温度的测定位置信息，并利用机器人控制部件将额温计移动到该测定位置，测得目标人员的额温；信息处理组件进而分析测得的额温是否处于正常范围，若认定额温异常，即可发出声光报警。若额温高于正常范围，则认定目标人员发烧，若额温低于正常范围，则认定额温测定作业出现异常。机器人控制部件通常与协作机器人配套，用于实现协作机器人的控制。

作为本申请实施例公开的信息处理组件，可以包括本领域通常采用的图像处理部件，例如包括FPGA或DSP等的智能处理器。作为本申请实施例公开的通讯部件，可以包括本领域通常采用的通讯芯片等，实现信号有线传输或无线传输。

通常，机器视觉系统需要经过标定，以确定机器视觉系统的测量准确度。作为可选实施方式，机器视觉系统的标定可以通过应用标准测量板进行，可以通过机器人的配合和摄像头的检测，实现机器视觉系统坐标系、机器人坐标系、空间坐标系相对位置关系的确定，明确相互关系，以及第一图像获取组件获取的图像中每个像素点的实际对应尺寸，即坐标系的相互位置关系和像素点比例的唯一关系。在后续的实际作业工作和识别中将多坐标系进行精准统一，获得统一的测量坐标系，便于后续检测和执行机构的控制操作。本申请实施例公开的体温自动测量装置是一种机器视觉系统，可以通过以上方法，对体温自动测量装置的测量准确度进行标定。

信息处理组件对图像信息的处理，通常包括获取目标人员的位置信息。例如，包括两个摄像头的体温自动测量装置从两个不同位置同时获取两个图像，信息处理组件通过处理两个图像信息，确定目标人员额头的位置坐标。作为可选实施方式，两个摄像头获取额头部位的坐标通过双目空间三维坐标测量方法实现。通常将标定目标设置在两个摄像头的图像获取范围以内，两个摄像头从不同的角度同时获取该目标的图像，进而通过两个摄像头的内部参数，例如视角、光圈位置，和外部参数，例如两个摄像头之间的距离和两个摄像头分别与目标之间的夹角，对摄像头进行标定，建立测量坐标系；然后，将待测目标放置在两个摄像头的图像获取范围内，同时获取待测目标的图像，确定待测目标在测量坐标系中的空间坐标。

作为可选实施方式，基于协作机器人的体温自动测量装置的额温计上设置有弹性保护装置。通常额温计对人体额头温度的检测中，额温计与额头之间保持一定的距离，即额温计处于合适的检测位置，确保体温检测结果准确，例如通常设置在1～4厘米之间，若由于人员的移动或者协作机器人移动额温计的位置有所偏差，额温计的距离小于该距离，则导致额温计会触碰到人员额头部，可能会对人员造成伤害，也会对额温计造成损坏，为此，可以在额温计上设置弹性保护装置，以便额温计向目标人员额头移动的过程中，若距离超过设定的检测距离，则弹性保护装置先触及到目标人员额头部，弹性装置一旦触及额头部，则配套设置的光电开关开启，协作机器人停止移动，并向相反方向移动，使额温计回归到检测位置。例如，弹性保护装置包括设置在其前端的弹簧和光电开关。

作为可选实施方式，基于协作机器人的体温自动测量装置还包括声光报警组件。通常体温自动测量装置可以包括报警组件，以便对检测得到的额温发出相应的警示信息。例如，可以设定合理的额温区间为正常体温，高于该额温区间的体温确定为异常，检测到异常体温后，设置的报警组件发出报警信息，确定目标人员为发烧人员，提醒作业人员及时采用进一步的确认和合理措施。例如，可以在位置比较明显的位置上设置声光报警器，通过其发出的声音和光报警信号，对异常体温检测作出报警。

通常可以在体温自动测量装置上设置光电开关，用于感应第一图像获取组件拍照范围内的待测目标，若光电开关感应到待测目标出现在拍照范围内，则图像获取组件启动拍照，获取待测目标的图像信息。通常拍照进行多次，以便确定待测目标处于稳定状态，获得最终稳定准确的图像信息，确定待测目标的准确坐标。

一些实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，额温获取组件用于获取额温计测得的人体体温。作为可选实施方式，额温获取组件包括第二图像获取组件，额温计测得目标人员的额温信息后，通常可以通过额温计的显示面板实时显示额温，或者通过配套设置的显示器实时显示额温，可以设置第二图像获取组件，对该显示面板或显示器上显示的温度信息进行拍照，获取相应的图像信息，进而将该图像信息传输到信息处理组件，进行图像分析，获取额温信息。

通常第二图像获取组件与额温计配套设置，以便于获取额温计的清晰图像，便于准确识别温度信息。

通常，第二图像获取组件包括摄像头，用于获取额温计显示的额温的图像信息。作为可选实施方式，可以选择CCD相机、CMOS相机，例如板级相机MV-CB103-20UM/UC–S，该相机使用OnSemi的PYTHON1300CMOS芯片，通过USB3.0接口实时传输非压缩图像，最高帧率可达170fps，采用M12接口，结构小巧。

作为可选实施方式，额温获取组件包括通讯部件，设置与额温计和信息处理组件连接，通讯部件可以将额温计测得的额温信息传输到信息处理组件。信息处理组件对额温信息作出进一步处理，例如判断其是否正常、发出声光报警、与身份信息绑定跟踪、统计等。

一些实施例公开的体温自动测量方法，包括：利用第一图像获取组件获取目标人员的图像信息；基于所述图像信息，信息处理组件确定目标人员的位置信息；基于所述位置信息，确定目标人员体温的测量位置；协作机器人将额温计移动到该测量位置，测量目标人员的额温，作为其体温。

作为可选实施方式，体温自动测量装置进行体温自动测量的过程包括：

感应目标人员信息，启动体温测量；具体地，体温自动测量装置感应到在检测区域范围内出现的目标人员信息，启动第一图像获取组件作业；

第一图像获取组件获取目标人员的额头图像信息；

信息处理组件处理分析该额头图形信息，确定目标人员额头位置的坐标信息，基于额头位置的坐标信息，确定额温计测定额温的测定位置坐标；

协作机器人根据测定位置坐标，将额温计移动到该位置，测量目标人员额温；信息处理组件对获得的额温进行处理，判定其是否属于正常体温，若超过正常体温，判定目标人员发烧，可以发出声光报警，若低于正常体温，可以重新测量，确定测量结果是否准确，若再次测量结果仍然为低于正常体温，发出相应的报警信息，提醒作业人员采取相应措施。

以下结合实施例对技术细节做进一步说明。

实施例1

图1为实施例1公开的基于协作机器人的体温自动测量装置结构示意图。

实施例1中，基于协作机器人的体温自动测量装置包括六轴机器人4，设置安装在机器人底座5上；六轴机器人4的顶端设置连接有连接法兰3，连接法兰3包括向右侧延伸的两个平行支架，位于上部的平行支架右侧端部设置安装有额温计1，位于下部的平行支架右侧端设置安装有第一图像获取组件2。

连接法兰3上，在额温计1的左边还设置有第二图像获取组件6，获取额温计1测到的额温信息图像。

实施例2

图2为实施例2公开的基于协作机器人的体温自动测量装置中双摄像头测量待测目标坐标示意图。

实施例2公开的基于协作机器人的体温自动测量装置中双摄像头通过以下方法进行位置测量，确定目标人员的坐标：

将标定目标O₁设置在第一摄像头C₁和第二摄像头C₂的图像获取范围以内，第一摄像头C₁的第一坐标系为(X₁，Y₁，Z₁)，第二摄像头C₂的第二坐标系为(X₂，Y₂，Z₂)，两个摄像头从不同的角度同时获取标定目标O₁的图像；

通过第一摄像头C₁和第二摄像头C₂的内部参数，例如视角、光圈位置，和外部参数，例如第一摄像头C₁与第二摄像头C₂之间的距离2d和两个摄像头分别与标定目标O₁之间的夹角，对摄像头进行标定，建立测量坐标系(X，Y，Z)，使测量坐标系的中心位于第一摄像头和第二摄像头的坐标系中心之间的中心位置；其中，第一摄像头C₁与测量坐标系中心之间的距离为d，第二摄像头C₂与测量坐标系中心之间的距离为d，第一摄像头C₁与标定目标O₁之间的夹角为β，第二摄像头C₂与标定目标O₁之间的夹角为α；

第一摄像头C₁和第二摄像头C₂分别获取待测目标O₂的图像，分析获得的图像，得到待测目标O₂在第一坐标系和第二坐标系中的二维坐标信息；

根据二维坐标信息和第一摄像头C₁、第二摄像头C₂的内部参数，建立直线方程L₁和L₂；

进行坐标转换，将直线方程L₁和L₂转换到测量坐标系(X，Y，Z)下，计算待测目标的空间坐标，得到待测目标O₂在测量坐标系下的空间坐标(x’，y’，z’)。

实施例3

图3为实施例3公开的基于协作机器人的体温自动测量装置结构示意图。

实施例3中，基于协作机器人的体温自动测量装置包括六轴机器人4，设置安装在机器人底座5上；六轴机器人4的顶端设置连接有连接法兰3，连接法兰3的右侧端部设置安装有额温计1，在额温计1的左边还设置第二图像获取组件6，获取额温计1测到的额温信息图像。

第一图像获取组件2设置在六轴机器人4同侧，设置固定在相机支架7上。

本申请实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，第一图像获取组件能够快速获取目标人员的额头图像信息，信息处理组件能够根据额头图像信息获知目标人员额头所在位置的坐标，进而协作机器人将额温计移动到目标人员额头附近的体温测量位置，额温计准确快速获取目标人员的额头温度。通过对目标人员额头所在位置的准确分析，协作机器人能够将额温计准确移动到距离目标人员额头附近位置，确保了额温计能够获取准确的体温。本申请实施例公开的基于协作机器人的体温自动测量装置，结构简单，测量快，结果准确，体温自动测量方法，简单实用，准确高效，能够用于人体体温快速检测的各种场合，具有良好的产业实用性。

本申请公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本申请的构思，并不构成对本申请技术方案的限定，凡是对本申请公开的技术细节所做的没有创造性的改变，都与本申请具有相同的发明构思，都在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，该测量装置包括：

额温计，设置用于测定目标人员的额头温度；

第一图像获取组件，设置用于获取目标人员的额头图像信息；

协作机器人，设置用于安装所述额温计和所述第一图像获取组件，并驱动所述额温计和所述第一图像获取组件的移动；

信息处理组件，设置与所述第一图像获取组件和额温计连接，用于处理所述图像信息和额温信息，基于所述图像信息确定目标人员的额头坐标；

机器人控制组件，设置分别与所述信息处理组件和所述协作机器人连接，用于控制所述协作机器人的移动，将所述额温计移动到额头温度测量位置；

额温获取组件，用于获得所述额温计测到的额头温度。

2.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述第一图像获取组件包括单个摄像头，或两个设置在不同位置的摄像头。

3.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述协作机器人为多轴机器人。

4.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述额温计上设置有弹性保护装置。

5.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括声光报警组件。

6.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述额温获取组件包括第二图像获取组件，设置用于拍照获取所述额温计测得的额温信息。

7.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述额温获取组件包括通讯部件，设置与所述额温计和所述信息处理组件连接，用于传输额温计得到的额温信息。

8.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括光电开关，设置用于感应目标人员。

9.根据权利要求1所述的基于协作机器人的体温自动测量装置，其特征在于，所述第一图像获取组件设置安装在所述协作机器人上。

10.一种体温自动测量方法，其特征在于，该自动测量方法包括：

利用第一图像获取组件获取目标人员的图像信息；

基于所述图像信息，信息处理组件确定目标人员的位置信息；

基于所述位置信息，确定目标人员体温的测量位置；

协作机器人将额温计移动到该测量位置，测量目标人员的额温，作为其体温。

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