TW201715877A - 機器人的攝影鏡頭總成裝置及其拍攝與跟蹤方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於電子設備技術領域，特別是關於一種機器人的攝影鏡頭總成裝置及其拍攝與跟蹤方法，透過構建一包括一裝置本體、複數個驅動機構、一鐳射測距掃描傳感器、訊號收/發裝置、電源裝置的攝影鏡頭總成裝置，透過語音控制或者機器人的人工智慧自動識別感應到外界的異常，讓裝置本體攜帶攝影鏡頭離開機器人主體，移動到指定的位置，自動移動並跟蹤可疑人和/或物，捕獲到足夠資訊，將拍攝的視頻資訊保存或者發送給主人，透過本技術方案，可以達到裝置本體攜帶攝影鏡頭脫離機器人主體更好完成狹窄區域的跟蹤拍攝的目的，完成操作任務後自動找到機器人主體並自動安裝到原位置，方便實施且有效提高了機器人跟蹤拍攝的效率。

Description

機器人的攝影鏡頭總成裝置及其拍攝與跟蹤方法

本發明關於電子設備技術領域，特別是關於一種機器人的攝影鏡頭總成裝置及其拍攝與跟蹤方法。

隨著科學技術的發展，機器人的應用涉足眾多領域，尤其是危險或者人類難以操作的地方，對機器人而言，攝影鏡頭是機器人的眼睛，能跟蹤並拍攝使用者讓機器人跟蹤的人或物體的圖形，為眾多領域的跟蹤調查提供了方便。

但是，目前存在的擬人化的機器人包括的眼睛（攝影鏡頭）和身體是一體的，沒有考慮到眼睛（攝影鏡頭）與機器人主體分離的情況，這使得在縫隙或者狹小空間搜索物品很不方便或者在可疑人物出現後不能進行自主的自動跟蹤，甚至在劇烈震動或者在其他意外情況下攝影鏡頭掉下來導致機器人無法正常完成使用者指定的操作。

因此，如何能讓機器人的眼睛（攝影鏡頭）更方便跟蹤與拍攝目標成為本領域技術人員面臨的一大難題。

針對上述問題，本發明提出一種機器人的攝影鏡頭總成裝置及其拍攝與跟蹤方法，透過構建一包括裝置本體、複數個驅動機構、一鐳射測距掃描傳感器、訊號收/發裝置、電源裝置的攝影鏡頭總成裝置，主要透過語音控制，讓裝置本體攜帶攝影鏡頭離開機器人主體，移動到指定的位置，或者依靠機器人的人工智慧，自動感應識別到外界的異常情況自動脫離機器人主體，脫離的攝影鏡頭總成裝置自動移動跟蹤可疑人和/或物，捕獲到足夠資訊，將視頻資訊保存或者發送給主人，攝影鏡頭總成裝置自動回歸到機器人主體，該技術方案具體為：一種攝影鏡頭總成裝置，其中，可分離設置於機器人主體上，所述裝置包括：裝置本體，具有頂部表面及相對於該頂部表面的底部表面；攝影鏡頭，嵌入設置於所述裝置本體的側壁上，以獲取所述裝置本體周圍物體的圖像；鐳射測距掃描傳感器，嵌入設置於所述裝置本體上且凸出於所述頂部表面，以獲取所述裝置本體與其臨近物體之間的距離；訊號收/發裝置，設置於所述裝置本體的頂部表面上和所述機器人主體上，以完成所述裝置本體與所述機器人本體進行數據主動；驅動結構，部分嵌入設置於所述裝置本體中，以驅使所述裝置本體移動；控制模組，設置於所述裝置本體內，並分別與所述攝影鏡頭、所述鐳射測距掃描傳感器、位於裝置本體上的所述訊號收/發裝置和所述驅動裝置連接；其中，所述控制模組透過所述訊號收/發裝置接收所述機器人主體下發的控制命令，並根據該控制命令控制所述攝影鏡頭的攝像動作，和所述驅動裝置的驅動動作，所述攝影鏡頭完成所述控制命令後，控制模組控制訊號收/發裝置將拍攝到的信息傳輸到使用者。

於一較佳實施方式中，其中，所述裝置還包括一電源裝置，為攝影鏡頭總成裝置離開機器人主體後的短時間的探索、定位和拍攝提供電能。

於一較佳實施方式中，其中，所述驅動結構由複數個萬向輪和複數個驅動輪組成，其中，所述萬向輪可以任意方向滾動，所述驅動輪分別透過兩個輪子的轉速精緻地改變所述裝置的位置和方向。

於另一較佳實施方式中，其中，所述鐳射測距掃描傳感器為二維鐳射測距掃描傳感器。

一種拍攝與跟蹤方法，其中，該方法基於上述攝影鏡頭總成裝置，所述方法包括：攝影鏡頭總成裝置脫離機器人主體；控制模組控制攝影鏡頭、訊號收/發裝置完成操作；自動回到機器人主體並自動安裝到所述機器人主體本身所在的位置。

於又一較佳實施方式中，其中，所述完成操作後所述攝影鏡頭總成裝置將操作結果透過視頻和/或語音方式發送給主人。

於另一較佳實施方式中，其中，透過語音指令控制所述攝影鏡頭總成裝置脫離所述機器人主體和/或當所述攝影鏡頭總成裝置感應到異常時所述攝影鏡頭總成裝置自動脫離所述機器人主體。

於另一較佳實施方式中，其中，所述攝影鏡頭總成裝置與所述機器人主體透過無線的方式進行通信。

於又一較佳實施方式中，其中，所述攝影鏡頭總成裝置與使用者透過無線的方式進行通信。

於另一較佳實施方式中，其中所述完成操作的具體方法包括：所述機器人主體把接收到的包含目標位置和拍攝方位的指令傳遞給攝影鏡頭總成裝置，所述攝影鏡頭總成裝置根據所述目標位置和拍攝方位執行移動操作；攝影鏡頭總成裝置移動到所述目標位置並旋轉到所述拍攝方位後，執行拍攝任務，將執行結果傳遞給所述機器人主體或者使用者；所述攝影鏡頭執行完所述指令後，在最後一次執行拍攝的位置處等待新的拍攝任務。

於另一較佳實施方式中，其中，所述攝影鏡頭總成裝置自動回到機器人主體的條件包括：所述電源裝置的電量低於安裝於所述攝影鏡頭總成裝置上的訊號收/發裝置接收到的操作指令包含的操作任務需求電量的兩倍；和/或所述攝影鏡頭總成裝置接收到回歸指令；和/或所述攝影鏡頭總成裝置與機器人主體通訊丟失。

於另一較佳實施方式中，其中，所述攝影鏡頭總成裝置回到機器人主體的方法具體為：攝影鏡頭總成裝置移動到機器人主體附近誤差不超過100mm的位置；安裝於裝置本體上的訊號收發/裝置接收到由機器人主體發出的訊號，鐳射測距掃描傳感器計算機器人主體相對於裝置本體的方位；驅動機構使攝影鏡頭總成裝置轉向主體方向，並往前移動；鐳射測距掃描傳感器反覆計算攝影鏡頭總成裝置的方位並使攝影鏡頭總成裝置轉向機器人主體方向並移動，攝影鏡頭總成裝置接入主體。

綜上所述，本發明具有的優點以及能達到的有益效果：透過採用本技術方案，可以達到裝置本體攜帶攝影鏡頭脫離機器人主體的目的，更好完成狹窄區域的跟蹤拍攝，完成操作任務後自動找到機器人主體並自動安裝到原位置，方便實施且有效提高了機器人跟蹤拍攝的效率，另外當攝影鏡頭總成裝置察覺到意外情況發生時，自動脫離機器人主體完成操作並返回機器人主體，有效保護了攝影鏡頭裝置，並提高了跟蹤效率。

下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的說明，但是不作為本發明的限定。

本發明介紹一種攝影鏡頭總成裝置6，該攝影鏡頭總成裝置可自動跟蹤物體並將跟蹤物體的資訊返回給機器人主體或使用者，該攝影鏡頭總成裝置6包括一裝置本體7；一攝影鏡頭4；鐳射測距掃描傳感1；訊號收/發裝置；驅動結構和控制模組（由於控制模組置於攝影鏡頭總成裝置內部，主要起控制左右，在圖中未示意出），其中：

裝置本體7具有頂部表面及相對於該頂部表面的底部表面；

攝影鏡頭4嵌入設置於裝置本體的側壁上，以獲取裝置本體周圍物體的圖像；

鐳射測距掃描傳感器1嵌入設置於裝置本體上且凸出於頂部表面，以獲取裝置本體與其臨近物體之間的距離；

訊號收/發裝置設置於裝置本體的頂部表面上和機器人主體上，以完成裝置本體與機器人本體進行數據主動；

驅動結構，部分嵌入設置於裝置本體中，以驅使裝置本體移動。

控制模組，設置於裝置本體內，並分別與攝影鏡頭、鐳射測距掃描傳感器、位於裝置本體上的訊號收/發裝置和驅動裝置連接；

其中，控制模組透過訊號收/發裝置接收機器人主體下發的控制命令，並根據該控制命令控制攝影鏡頭的攝像動作和驅動裝置的驅動動作，攝影鏡頭完成控制命令後，控制模組控制訊號收/發裝置將拍攝到的信息傳輸到使用者。

作為本發明一個較佳實施例，攝影鏡頭總成裝置6還包括一電源裝置，為攝影鏡頭總成裝置離開機器人主體後的短時間的探索、定位和拍攝提供電能。

作為本發明一個較佳實施例，驅動結構由複數個萬向輪3和複數個驅動輪5組成，其中，萬向輪可以任意方向滾動，驅動輪分別透過兩個輪子的轉速精緻地改變裝置的位置和方向。

作為本發明一個較佳實施例，鐳射測距掃描傳感器1為二維鐳射測距掃描傳感器。

圖1（a）是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置正面的結構示意圖，圖1（b）是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置底面的結構示意圖，即該圖1（a）和圖1（b）為攝影鏡頭總成裝置的分解圖，其中圖1（a）示出該攝影鏡頭總成裝置的上部區域（即其正面）中設置的部件結構，而圖1（b）示出該攝影鏡頭總成裝置的下部區域（即其背面）中設置的部件結構，將圖1（a）翻轉180°即呈現圖1（b）所示的結構。

參見圖1（a）和圖1（b）所示，本發明一個較佳實施例中，裝置本體7正面可設置有鐳射測距掃描傳感器1、訊號收/發裝置和攝影鏡頭4，其中該訊號收/發裝置可包括複數個個紅外線傳感器2，而該裝置本體7的底面則可設置有至少兩個萬向輪3及兩個驅動輪5，值得注意的是，圖中未示意出電源系統和訊號收/發裝置。

參見圖2，本發明公開一種拍攝與跟蹤方法，該方法基於本發明公開的攝影鏡頭總成裝置，該拍攝與跟蹤方法包括：

步驟S1、攝影鏡頭總成裝置6脫離機器人主體，其中，攝影鏡頭總成裝置6脫離機器人主體的條件包括：

攝影鏡頭總成裝置6接收到語音控制指令，機器人主體把使用者的拍攝請求解析為帶有目標位置和拍攝方位的指令，傳遞給攝影鏡頭總成裝置；

和/或攝影鏡頭總成裝置6感應到異常，自動脫離機器人主體。

若步驟S1中是語音控制指令控制攝影鏡頭總成裝置6脫離機器人本體完成跟蹤與拍攝任務，則訊號收/發裝置將接受到包含有目標位置和拍攝任務的語音控制發送給控制模組，控制模組控制攝影鏡頭總成裝置6完成語音控制指令包含的任務，該任務包括搜索到語音指令所包含的物體和/或拍攝異常的行動和清晰的圖像。攝影鏡頭總成裝置6完成操作後將操作結果透過視頻和/或語音回復發送給主人，其中，攝影鏡頭總成裝置6移動到目標位置並旋轉到指定拍攝方位後，執行拍攝任務，拍攝任務分兩種數據回傳形式，第一幀是把拍攝到的視頻數據壓縮後實時回傳，這種方式可以把照片的拍攝時機選擇交給使用者；第二種是把拍攝到的單張照片進行回傳，這種方式可以把高清照片進行傳輸，拍攝時機由攝影鏡頭總成裝置決定。

若步驟S1中是攝影鏡頭總成裝置自動察覺到異常，攝影鏡頭總成裝置自動檢測機器人主體周圍是否存在異常，若存在，攝影鏡頭總成裝置自動拍攝機器人主體周圍的異常並將發現的異常資訊透過控制模組控制訊號收/發裝置發送給機器人主體或使用者。

步驟S2、控制模組控制攝影鏡頭、訊號收/發裝置完成操作；

控制模組控制攝影鏡頭總成裝置6按照接收到的語音控制指令包含目標位置和拍攝方位執行移動和拍攝任務，當攝影鏡頭是智慧感受到異常而脫落，控制模組控制攝影鏡頭總成裝置移動、跟蹤異常的發生並自動執行拍攝任務，並將拍攝到的資訊發送給機器人主體或者使用者。

步驟S3、攝影鏡頭總成裝置6自動回到機器人主體。

當攝影鏡頭總成裝置6遇到以下幾個條件之一時便自動回到機器人主體：

攝影鏡頭總成裝置6的電源的電量低於使用者發出的語音控制指令包含的操作任務需求電量的兩倍；

使用者發出回歸指令，攝影鏡頭總成裝置6的訊號收/發裝置接收到該回歸指令，控制模組控制攝影鏡頭總成裝置6回歸並接入機器人主體；

攝影鏡頭總成裝置6與機器人主體的通訊丟失，此種情況包括訊號收/發裝置無法檢測到安裝在機器人主體上的訊號收/發裝置或者無法與安裝於機器人主體上的訊號收/發裝置通信。

其中，在攝影鏡頭總成裝置6脫離機器人主體前，首先需要將機器人主體與攝影鏡頭總成裝置6以及使用者均接入無線網絡覆蓋環境下。

機器人主體開啟TCP/IP監聽服務，接收攝影鏡頭總成裝置的接入請求。

作為本發明一個較佳實施例，參見圖3所示結構，攝影鏡頭總成裝置6完成操作的具體方法包括：

機器人主體把接收到的包含目標位置和拍攝方位的指令傳遞給攝影鏡頭總成裝置6，控制模組根據指令中包含的目標位置和拍攝方位控制攝影鏡頭總成裝置6執行移動操作；

攝影鏡頭總成裝置6在控制模組的控制下移動到該目標位置並旋轉到該指令包含的拍攝方位後，執行拍攝任務，執行完拍攝任務之後透過訊號收/發裝置將執行結果傳遞給機器人主體；

攝影鏡頭總成裝置執行完該指令所包含的操作後，原地待機等待新的拍攝任務。

作為本發明一個較佳實施例，參見圖4所示結構，攝影鏡頭總成裝置6自動回到機器人主體的方法具體為：

透過SLAM使攝影鏡頭總成裝置移動到機器人主體附近誤差不超過100mm的位置，其中SLAM（Simultaneous localization and mapping，也稱為CML（Concurrent Mapping and localization）），即時定位與地圖構建，SLAM問題可以描述為：機器人在未知環境中從一個未知位置開始移動，在移動過程中根據位置估計和地圖進行自身定位，同時在自身定位的基礎上建造增量式地圖，實現機器人的自主定位和導航。

作為本發明一個較佳實施例，訊號收/發裝置包含一計算功能，計算機器人主體相對於裝置本體的方位；

透過驅動機構使裝置本體轉向主體方向，並往前移動；

反覆計算攝影鏡頭總成裝置的方位並使攝影鏡頭總成裝置轉向機器人主體方向並移動，攝影鏡頭總成裝置接入主體。

綜上所述，本發明透過構建一包括一本體、複數個驅動機構、一鐳射測距掃描傳感器、訊號收/發裝置、電源裝置的攝影鏡頭總成裝置，主要透過語音控制，讓攝影鏡頭總成裝置攜帶攝影鏡頭離開機器人主體，移動到指定的位置，或者依靠機器人的人工智慧，自動感應識別到外界的異常情況自動脫離機器人主體，脫離的攝影鏡頭總成裝置自動移動並跟蹤可疑人和/或物，捕獲到足夠資訊，將視頻資訊保存或者發送給主人，透過採用本技術方案，可以達到攝影鏡頭總成裝置攜帶攝影鏡頭脫離機器人主體更好完成狹窄區域的跟蹤拍攝的目的，完成操作任務後自動找到機器人主體並自動安裝到原位置，方便實施且有效提高了機器人跟蹤拍攝的效率。本領域技術人員應該理解，本領域技術人員在結合現有技術以及上述實施例可以實現所述變化例，在此不做贅述。這樣的變化例並不影響本發明的實質內容，在此不予贅述。

以上對本發明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這並不影響本發明的實質內容。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬本發明技術方案保護的範圍。

1‧‧‧鐳射測距掃描傳感器
2‧‧‧紅外線傳感器
3‧‧‧萬向輪
4‧‧‧攝影鏡頭
5‧‧‧驅動輪
6‧‧‧攝影鏡頭總成裝置
7‧‧‧裝置本體

透過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特徵外形和優點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。並未可以按照比例繪製附圖，重點在於示出本發明的主旨。 圖1（a）是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置正面的結構示意圖； 圖1（b）是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置底面的結構示意圖； 圖2是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置跟蹤與拍攝方法流程圖； 圖3是本發明實施例中本發明實施例攝影鏡頭總成裝置完成操作的具體方法流程圖； 圖4是本發明實施例中攝影鏡頭總成裝置回到機器人主體的具體方法流程圖。

1‧‧‧鐳射測距掃描傳感器

2‧‧‧紅外線傳感器

4‧‧‧攝影鏡頭

6‧‧‧攝影鏡頭總成裝置

7‧‧‧裝置本體

Claims (12)

1. 一種攝影鏡頭總成裝置，可分離設置於機器人主體上，所述裝置包括： 裝置本體，具有頂部表面及相對於該頂部表面的底部表面； 攝影鏡頭，嵌入設置於所述裝置本體的側壁上，以獲取所述裝置本體周圍物體的圖像； 鐳射測距掃描傳感器，嵌入設置於所述裝置本體上且凸出於所述頂部表面，以獲取所述裝置本體與其臨近物體之間的距離； 訊號收/發裝置，設置於所述裝置本體的頂部表面上和所述機器人主體上，以完成所述裝置本體與所述機器人本體進行數據交換； 驅動結構，部分嵌入設置於所述裝置本體中，以驅使所述裝置本體移動； 控制模組，設置於所述裝置本體內，並分別與所述攝影鏡頭、所述鐳射測距掃描傳感器、位於裝置本體上的所述訊號收/發裝置和所述驅動裝置連接； 其中，所述控制模組透過所述訊號收/發裝置接收所述機器人主體下發的控制命令，並根據該控制命令控制所述攝影鏡頭的攝像動作，和所述驅動裝置的驅動動作，所述攝影鏡頭完成所述控制命令後，控制模組控制訊號收/發裝置將拍攝到的信息傳輸到使用者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中所述裝置還包括一電源裝置，為裝置本體離開機器人主體後的短時間的探索、定位和拍攝提供電能。
3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中所述驅動結構由複數個萬向輪和複數個驅動輪組成，其中，所述萬向輪可以任意方向滾動，所述驅動輪分別透過兩個輪子的轉速改變所述裝置的位置和方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中所述鐳射測距掃描傳感器為二維鐳射測距掃描傳感器。
5. 一種拍攝與跟蹤方法，所述方法基於申請專利範圍第1-4項中任意一項申請專利範圍所述的裝置，所述方法包括： 攝影鏡頭總成裝置脫離機器人主體； 控制模組控制攝影鏡頭、訊號收/發裝置完成操作；以及 自動回到機器人主體並自動安裝到所述機器人主體本身所在的位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述完成操作後所述攝影鏡頭總成裝置將操作結果透過視頻和/或語音方式發送給主人。
7. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中當透過語音指令控制所述攝影鏡頭總成裝置脫離所述機器人主體和/或當所述攝影鏡頭總成裝置感應到異常時所述攝影鏡頭總成裝置自動脫離所述機器人主體。
8. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述攝影鏡頭總成裝置與所述機器人主體透過無線的方式進行通信。
9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述攝影鏡頭總成裝置與使用者透過無線的方式進行通信。
10. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述完成操作的具體方法包括： 所述機器人主體把接收到的包含目標位置和拍攝方位的指令傳遞給攝影鏡頭總成裝置，所述攝影鏡頭總成裝置根據所述目標位置和拍攝方位執行移動操作； 攝影鏡頭總成裝置到所述目標位置並旋轉到所述拍攝方位後，執行拍攝任務，將執行結果傳遞給所述機器人主體或者使用者； 所述攝影鏡頭執行完所述指令後，在最後一次執行拍攝的位置處等待新的拍攝任務。
11. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述攝影鏡頭總成裝置自動回到機器人主體的條件包括： 所述電源裝置的電量低於安裝於所述攝影鏡頭總成裝置上的訊號收/發裝置接收到的操作指令包含的操作任務需求電量的兩倍； 和/或所述攝影鏡頭總成裝置接收到回歸指令； 和/或所述攝影鏡頭總成裝置與機器人主體通訊丟失。
12. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述攝影鏡頭總成裝置回到機器人主體的方法具體為： 攝影鏡頭總成裝置移動到機器人主體附近誤差不超過100mm的位置； 安裝於裝置本體上的訊號收/發裝置接收到由機器人主體發出的訊號，鐳射測距掃描傳感器計算機器人主體相對於裝置本體的方位； 驅動機構使裝置本體轉向主體方向，並往前移動； 鐳射測距掃描傳感器反覆計算裝置本體的方位並使裝置本體轉向機器人主體方向並移動，裝置本體接入主體。