CN116202512B - 一种基于计算机视觉的ar导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于计算机视觉的AR导航装置，涉及导航设备技术领域，包括机器车和履带，机器车安装有视觉摄像头，安装空腔内部设有调整件；机器车前端处安装有导航雷达，导航雷达上安装有信号放大组件，信号放大组件的一端与调整件连接，安装板底部连接有中轴信号增强组件，此AR导航装置，机器车上安装有信号放大组件，当调整件调整视觉摄像头采集角度后，根据调整的角度同步到信号放大组件，有利于导航雷达接收到导航位置的无线电信号，便于确定导航雷达的横向位置，在调整视觉摄像头采集角度的同时带动中轴信号增强组件进行调整，从而确定机器车的纵向位置，便于操作者了解现场情况并进行导航处理。

Description

一种基于计算机视觉的AR导航装置

技术领域

本发明涉及导航装置技术领域，具体为一种基于计算机视觉的AR导航装置。

背景技术

计算机视觉用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等，并进一步做图形处理，使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像，在计算机视觉技术的日趋成熟下，逐步运用到各个行业中，特别在于导航使用中。 在地震等自然灾害下，现场环境对通讯信号破坏较多，为了提高对灾后的抢救工作，一般通过选用智能机器人辅助灾后的抢救工作，现有使用的智能机器人进入灾后现场时，机器人通过计算机视觉技术采集机器人进入灾后现场的环境，但由于现有的机器人采集到是灾后现场环境，灾后的环境混乱嘈杂，机器人进入杂乱的环境下，由于现场的杂乱，以及被破坏的电磁场等会对机器人接受无线电信号进行干扰，甚至部分物体会直接隔断无线电信号的传递，在机器人不能接受到无线电信号，导致机器人不能判断出自身处于灾后环境的位置，从而不利于操纵人员操纵机器人按照指定的路线进行导航，同时机器人的相对与操作人员的位置不方便进行确认，为此，我们提出一种基于计算机视觉的AR导航装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉的AR导航装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于计算机视觉的AR导航装置，包括机器车，所述机器车的两侧安装有履带，所述机器车的顶部安装有视觉摄像头，且机器车的外侧安装有用以接受发送无线电信号的天线，所述机器车底部设有安装板，且安装板与机器车之间设有安装空腔，所述安装空腔内部设有调整视觉摄像头的调整件；所述机器车前端处安装有导航雷达，所述导航雷达上安装有信号放大组件，所述信号放大组件的一端穿设在机器车前端处，所述信号放大组件的一端与调整件连接，调整件调整视觉摄像头的角度用以适配信号放大组件的接受信号的角度；所述安装板底部连接有中轴信号增强组件，且中轴增强组件与调整件外侧接触用以增强机器车中轴的位置信号。

优选的，所述调整件包括设置在机器车上的转动盘，所述转动盘上安装有伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接有调整球体，且调整球体与视觉摄像头连接，所述伸缩杆的另一端穿过机器车位于安装空腔内部，且伸缩杆位于安装空腔的一端连接有传动件。

优选的，所述传动件包括连接在伸缩杆一端的第一锥齿轮，所述安装空腔内部连接有传动电机，所述传动电机的输出端连接有传动杆，所述传动杆上连接有与第一锥齿轮相互啮合的第二锥齿轮，所述传动杆的一端有信号放大组件连接，且传动杆的外侧与中轴信号增强组件连接。

优选的，所述信号放大组件包括设置在机器车上的套管，所述套管内部等角度设有多个齿轮槽框，且套管中间连接有支撑轴，所述支撑轴的外侧设有多个与齿轮槽框相对应的转动槽，且转动槽处连接有转动体，所述转动体的另一端连接有管道，所述管道的两端分布连接有转动齿轮，且转动齿轮与齿轮槽框相互啮合，所述支撑轴的一端连接有推动件，且推动件与传动杆连接，所述推动件的外侧分布对应在套管处，且推动件穿过套管的一端连接有信号增强探头。

优选的，所述推动件包括连接在支撑轴上的安装杆，所述安装杆外侧连接有不规整齿轮，且不规整齿轮与转动齿轮相互啮合，所述安装杆的另一端与传动杆连接，且安装杆外侧设有螺纹，所述安装杆上套接有螺纹套，且螺纹套外侧连接有信号增强器，所述信号增强器的外侧连接有多个连接杆，所述连接杆的一端连接有内管，且内管穿设在套管内部，所述内管穿过套管的一端与信号增强探头连接。

优选的，所述套管内壁设有凹陷，且内管外侧设有与凹陷相互配合的凸起，所述内管与连接杆的连接处设有弹性段，且弹性段上设有缓冲球体。

优选的，所述中轴信号增强组件包括连接在传动杆外侧的第三锥齿轮，所述第三锥齿轮外侧啮合有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮上连接有轴杆，所述轴杆穿过安装板的一端连接有椭圆板，所述椭圆板的两端处连接有扫动信号增强板。

优选的，所述导航雷达包括设置在机器车前端处的扫板块，所述扫板块中间处设置有红外测距探头，所述扫板块的四个拐角处设有增强柱，且扫板块对角线上的增强柱之间连接有连接电线，两条连接电线中间缠绕在红外测距探头处。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用设计的机器车进入灾后现场，机器车顶部的安装的可调节的视觉摄像头用以多角度采集到灾后现场的实际情况，便于操作者及时了解到现场情况，机器车前端处的导航雷达接收到操作者的控制信号，引导机器车的移动，因为在机器车上安装有信号放大组件，当调整件调整视觉摄像头采集角度后，根据调整的角度同步到信号放大组件，从而使得在视觉摄像头调整相应位置后增大该位置的信号，有利于导航雷达接收到导航位置的无线电信号，便于确定导航雷达的横向位置，在调整视觉摄像头采集角度的同时带动中轴信号增强组件进行调整，从而确定机器车的纵向位置，在导航雷达和中轴信号增强组件的共同作用下准确确定机器车在灾后现场位置，便于操作者了解现场情况并进行导航处理。

本发明设计的推动件可在保持信号增强探头转动寻找探测位置的同时，进行深度推进，从而有利于将无线电信号放大到更多的位置处，方便导航雷达接受无线电信号的反馈。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明仰视结构示意图；

图3为本发明局部爆炸结构示意图；

图4为本发明导航雷达处结构示意图；

图5为本发明信号放大组件处结构示意图

图6为本发明信号放大组件背面结构示意图；

图7为本发明信号放大组件局部爆炸结构示意图；

图8为本发明推进件处结构示意图；

图9为本发明推进件展开结构示意图；

图10为图3中A处区域放大结构示意图。

图中：1-机器车；2-视觉摄像头；3-调整件；4-导航雷达；5-信号放大组件；6-中轴信号增强组件；7-传动件；8-推动件；11-履带；12-安装板；13-安装空腔；21-天线；31-转动盘；32-伸缩杆；33-调整球体；41-扫板块；42-红外测距探头；43-增强柱；44-连接电线；51-套管；52-齿轮槽框；53-支撑轴；54-转动槽；55-转动体；56-管道；57-转动齿轮；58-信号增强探头；61-第三锥齿轮；62-第四锥齿轮；63-轴杆；64-椭圆板；65-扫动信号增强板；71-第一锥齿轮；72-传动电机；73-传动杆；74-第二锥齿轮；81-安装杆；82-不规整齿轮；83-螺纹套；84-信号增强器；85-连接杆；86-内管；87-弹性段；88-缓冲球体。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种基于计算机视觉的AR导航装置，本方案设计用以解决地震等灾后现场的抢救工作，使用过程中通过设计机器车1，所述机器车1的两侧安装有履带11，履带11的设计方便了机器车可以平稳的行驶在灾后现场环境下，所述机器车1的顶部安装有视觉摄像头2，且机器车1的外侧安装有用以接受发送无线电信号的天线21，所述机器车1底部设有安装板12，且安装板12与机器车1之间设有安装空腔13，所述安装空腔13内部设有调整视觉摄像头2的调整件3，所述机器车1前端处安装有导航雷达4，所述导航雷达4上安装有信号放大组件5，所述信号放大组件5的一端穿设在机器车1前端处，所述信号放大组件5的一端与调整件3连接，调整件3调整视觉摄像头2的角度用以适配信号放大组件5的接受信号的角度，所述安装板12底部连接有中轴信号增强组件6，且中轴信号增强组件6与调整件3外侧接触用以增强机器车1中轴的位置信号。

在使用本方案设计前，通过调试现场的无线电信号，操作人员在现场无线电发生车等地面操控位置处进行操控机器车1，无线电信号通过天线21传输到机器车1处，操作机器车1在灾后现场进行移动调整，调整件3调整机器车1顶部的视觉摄像头2的采集位置，方便机器车1进入后调整视觉采集影像信息，在调整件3调整的同时通过同步带动所设的信号放大组件5，在视觉摄像头2调整的相应位置进行信号扩大处理，避免在灾后现场过程中的杂乱环境干扰导航雷达4接收无线电信号，从而便于导航雷达4在机器车1横向方向上确定其在灾后现场的相对位置，同时视觉摄像头2调整的同时带动中轴信号增强组件6的在机器车1中轴线位置进行调整，便于确定其在灾后现场的轴向方向上相对位置，在横向和纵向的相对位置确定后，便于操纵者进行了解到机器车1所在的位置。

本方案中的导航雷达4用以测量机器车1与灾后环境现场的距离，包括设置在机器车1前端处的扫板块41，所述扫板块41中间处设置有红外测距探头42，所述扫板块41的四个拐角处设有增强柱43，且扫板块41对角线上的增强柱43之间连接有连接电线44，两条连接电线44中间缠绕在红外测距探头42处，此处的红外测距探头42，本方案中的型号可选用GP2D12，在四个拐角处设计的增强柱43加强作用下，便于将红外测距探头42的发出信号更加快速，从而测量处在导航路径上的物体距离机器车1的相对位置，并将该信息传递至操作者的操控中心位置处。

在机器车进入灾后环境现场后，需要调整视觉摄像头2在灾后现场的相对位置，从而便于采集现场环境，所述调整件3包括设置在机器车1上的转动盘31，所述转动盘31上安装有伸缩杆32，所述伸缩杆32的一端连接有调整球体33，且调整球体33与视觉摄像头2连接，所述伸缩杆32的另一端穿过机器车1位于安装空腔13内部，且伸缩杆32位于安装空腔13的一端连接有传动件7，操作者通过天线21传递的无线电信号，结合现场导航信息，操控传动电机72的转速和转动方向，由于传动电机72的轴上安装的第二锥齿轮74与伸缩杆32一端的第一锥齿轮71相互啮合，从而控制调整视觉摄像头2的采集角度位置，同时视觉摄像头2的安装位置采用可360°调整的调整球体33，从而有利于视觉摄像头2的位置调整。

在调整视觉摄像头2相对位置后，需要同步根据视觉摄像头相对位置采集地面的导航信息，从而检测出导航路径上距离机器车的相对位置，所述信号放大组件5包括设置在机器车1上的套管51，所述套管51内部等角度设有多个齿轮槽框52，且套管51中间连接有支撑轴53，所述支撑轴53的外侧设有多个与齿轮槽框52相对应的转动槽54，且转动槽54处连接有转动体55，所述转动体55的另一端连接有管道56，所述管道56的两端分布连接有转动齿轮57，且转动齿轮57与齿轮槽框52相互啮合，所述支撑轴53的一端连接有推动件8，且推动件8与传动杆73连接，所述推动件8的外侧分布对应在套管51处，且推动件8穿过套管51的一端连接有信号增强探头58。

所述传动件7包括连接在伸缩杆32一端的第一锥齿轮71，所述安装空腔13内部连接有传动电机72，所述传动电机72的输出端连接有传动杆73，所述传动杆73上连接有与第一锥齿轮71相互啮合的第二锥齿轮74，所述传动杆73的一端有信号放大组件5连接，且传动杆73的外侧与中轴信号增强组件6连接。

所述推动件8包括连接在支撑轴53上的安装杆81，所述安装杆81外侧连接有不规整齿轮82，且不规整齿轮82与转动齿轮57相互啮合，所述安装杆81的另一端与传动杆73连接，且安装杆81外侧设有螺纹，所述安装杆81上套接有螺纹套83，且螺纹套83外侧连接有信号增强器84，所述信号增强器84的外侧连接有多个连接杆85，所述连接杆85的一端连接有内管86，且内管86穿设在套管51内部，所述内管86穿过套管51的一端与信号增强探头58连接，所述套管51内壁设有凹陷，且内管86外侧设有与凹陷相互配合的凸起，所述内管86与连接杆85的连接处设有弹性段87，且弹性段87上设有缓冲球体88。

在传动电机72的传动杆73上的第一锥齿轮71带动第二锥齿轮74转动调整，从而带动视觉摄像头2相对位置的调整，因为传动杆73的前端位置处设置有螺纹段，且信号增强器84通过螺纹套83套在传动杆73的的螺纹段位置处，从而便于将信号增强器84带动向前运动，因为信号增强器84的四周设计的连接杆85和内管86固定连接，本方案中设计的为四个连接杆85，可根据信号增强的设计不同角度或不同数量的连接杆85，连接杆85与信号增强器84的连接处采用硬性材质，在转动杆73被传动电机72带动转动时，可带动与螺纹套83固定连接的信号增强器84沿着转动杆73上的螺纹段进行移动调整，通过远程控制传动电机72的转速和转向，从而实现信号增强器84在转动杆73上的前后移动调整以及移动速度，由于信号增强器84外部连接的连接杆85具有硬性材质（例如硬质塑料，或者不锈钢材料等），从而便于推动内管86沿着套管51内部进行推进，因为在安装杆81上固定连接有不规整齿轮82，且不规整齿轮82与套管51外壁的转动齿轮57相互啮合，当传动电机72通过第一锥齿轮71带动第二锥齿轮74从而在视觉摄像头2采集相对角度位置后，信号增强探头58在初始阶段都处于相对应的齿轮槽框52的一端处，套管51外侧的转动齿轮57均未与不规整齿轮82相互啮合，转动杆73上相应的转动对应的角度，因为不规整齿轮82和转动杆73固定连接，当不规整齿轮82上的齿啮合到套管51外壁的转动齿轮57时，此时套管51被带动沿着齿轮槽框52转动，在转动体55的支撑作用下，套管51被驱动到相应角度位置处，从而使得该角度方向上的信号增强探头58增强该位置处的无线电信号传播，同时由于信号增强器84被推动向前，在信号增强器84通过连接杆85与内管86固定连接，从而使得内管86被推动向前，进而使得与内管86固定连接的信号增强探头58伸出一定距离，便于提高信号增强效果，调整套管51至相应角度位置处，安装在内管86端头的信号增强探头58调整至相应角度位置，从而在该角度位置处增强无线电信号传输强度，在连接杆85上设计的弹性段87和缓冲球体88便于在信号增强器84在推进过程中，内管86避免过于刚性碰撞推进。

在机械车1横向位置确定后，需要对机械车1的纵向方向确定，从而确定机械车1的具体位置，所述中轴信号增强组件6包括连接在传动杆73外侧的第三锥齿轮61，所述第三锥齿轮61外侧啮合有第四锥齿轮62，所述第四锥齿轮62上连接有轴杆63，所述轴杆63穿过安装板12的一端连接有椭圆板64，所述椭圆板64的两端处连接有扫动信号增强板65，在第三锥齿轮61带动第四锥齿轮62转动过程中，椭圆板64上的的两个扫动信号增强板65增强机械车1底部位置，便于确定机械车1的纵向位置。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于计算机视觉的AR导航装置，包括机器车（1），所述机器车（1）的两侧安装有履带（11），其特征在于：所述机器车（1）的顶部安装有视觉摄像头（2），且机器车（1）的外侧安装有用以接受发送无线电信号的天线（21），所述机器车（1）底部设有安装板（12），且安装板（12）与机器车（1）之间设有安装空腔（13），所述安装空腔（13）内部设有调整视觉摄像头（2）的调整件（3）；

所述机器车（1）前端处安装有用以测距的导航雷达（4），所述导航雷达（4）上安装有信号放大组件（5），所述信号放大组件（5）的一端穿设在机器车（1）前端处，所述信号放大组件（5）的一端与调整件（3）连接，调整件（3）调整视觉摄像头（2）的角度用以适配信号放大组件（5）的接受信号的角度；

所述安装板（12）底部连接有中轴信号增强组件（6），且中轴信号增强组件（6）与调整件（3）外侧接触用以增强机器车（1）中轴的位置信号；

所述调整件（3）包括设置在机器车（1）上的转动盘（31），所述转动盘（31）上安装有伸缩杆（32），所述伸缩杆（32）的一端连接有调整球体（33），且调整球体（33）与视觉摄像头（2）连接，所述伸缩杆（32）的另一端穿过机器车（1）位于安装空腔（13）内部，且伸缩杆（32）位于安装空腔（13）的一端连接有传动件（7）；

所述传动件（7）包括连接在伸缩杆（32）一端的第一锥齿轮（71），所述安装空腔（13）内部连接有传动电机（72），所述传动电机（72）的输出端连接有传动杆（73），所述传动杆（73）上连接有与第一锥齿轮（71）相互啮合的第二锥齿轮（74），所述传动杆（73）的一端有信号放大组件（5）连接，且传动杆（73）的外侧与中轴信号增强组件（6）连接；

所述信号放大组件（5）包括设置在机器车（1）上的套管（51），所述套管（51）内部等角度设有多个齿轮槽框（52），且套管（51）中间连接有支撑轴（53），所述支撑轴（53）的外侧设有多个与齿轮槽框（52）相对于的转动槽（54），且转动槽（54）处连接有转动体（55），所述转动体（55）的另一端连接有管道（56），所述管道（56）的两端分布连接有转动齿轮（57），且转动齿轮（57）与齿轮槽框（52）相互啮合，所述支撑轴（53）的一端连接有推动件（8），且推动件（8）与传动杆（73）连接，所述推动件（8）的外侧分布对应在套管（51）处，且推动件（8）穿过套管（51）的一端连接有信号增强探头（58）。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的AR导航装置，其特征在于：所述推动件（8）包括连接在支撑轴（53）上的安装杆（81），所述安装杆（81）外侧连接有不规整齿轮（82），且不规整齿轮（82）与转动齿轮（57）相互啮合，所述安装杆（81）的另一端与传动杆（73）连接，且安装杆（81）外侧设有螺纹，所述安装杆（81）上套接有螺纹套（83），且螺纹套（83）外侧连接有信号增强器（84），所述信号增强器（84）的外侧连接有多个连接杆（85），所述连接杆（85）的一端连接有内管（86），且内管（86）穿设在套管（51）内部，所述内管（86）穿过套管（51）的一端与信号增强探头（58）连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉的AR导航装置，其特征在于：所述套管（51）内壁设有凹陷，且内管（86）外侧设有与凹陷相互配合的凸起，所述内管（86）与连接杆（85）的连接处设有弹性段（87），且弹性段（87）上设有缓冲球体（88）。

4.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的AR导航装置，其特征在于：所述中轴信号增强组件（6）包括连接在传动杆（73）外侧的第三锥齿轮（61），所述第三锥齿轮（61）外侧啮合有第四锥齿轮（62），所述第四锥齿轮（62）上连接有轴杆（63），所述轴杆（63）穿过安装板（12）的一端连接有椭圆板（64），所述椭圆板（64）的两端处连接有扫动信号增强板（65）。

5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉的AR导航装置，其特征在于：所述导航雷达（4）包括设置在机器车（1）前端处的扫板块（41），所述扫板块（41）中间处设置红外测距探头（42），所述扫板块（41）的四个拐角处设有增强柱（43），且扫板块（41）对角线上的增强柱（43）之间连接有连接电线（44），两条连接电线（44）中间缠绕在红外测距探头（42）处。