超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置制造方法
【專利摘要】超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置，它涉及一種障礙物識別裝置，具體涉及一種超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)障礙物識別裝置容易受條件或物體顏色影響，導(dǎo)致判斷的準(zhǔn)確性下降的問題。本發(fā)明包括攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器、超聲傳感器組件和位姿傳感器，攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器均安裝在車體前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體內(nèi)，攝像頭的圖像信息輸出端、紅外傳感器的紅外信號輸出端、傳聲器的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計(jì)算機(jī)的信號輸入端連接。本發(fā)明用于進(jìn)行障礙物識別。
【專利說明】超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種障礙物識別裝置，具體涉及一種超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人們對機(jī)器人的需求越來越大，要求也越來越高。機(jī)器人朝著小型化、高精化、靈敏化、輕型化發(fā)展，機(jī)器人的自主識別能力成為了人們研究探索的主要課題。目前對于機(jī)器人的障礙物識別方法主要以雙目視覺為主，通過兩眼的攝像頭來判斷物體和障礙物的位置和方向，但是在有些情況下，例如地震救援和礦難救援等，環(huán)境條件很惡劣，空氣中存在大量灰塵和污物，傳統(tǒng)設(shè)備局限性就出現(xiàn)了，容易受條件或物體的顏色所影響，而失去了判斷的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)障礙物識別裝置容易受條件或物體顏色影響，導(dǎo)致判斷的準(zhǔn)確性下降的問題，進(jìn)而提出超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案:本發(fā)明包括攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器、超聲傳感器組件和位姿傳感器，攝像頭、紅外光源、紅外傳感器、傳聲器均安裝在車體前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體內(nèi)，攝像頭的圖像信息輸出端、紅外傳感器的紅外信號輸出端、傳聲器的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計(jì)算機(jī)的信號輸入端連接。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能很好的處理環(huán)境中存在大量灰塵和污物，以及物體顏色材料的變化所帶來的影響，并且為避障算法及路徑規(guī)劃提供依據(jù)，使搜索機(jī)器人在復(fù)雜惡劣條件下能平穩(wěn)前進(jìn)。使用單目視覺，降低成本和程序處理的難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的俯視剖視圖，圖3是五個超聲傳感器的位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置包括攝像頭1、紅外光源2、紅外傳感器3、傳聲器4、超聲傳感器組件和位姿傳感器5，攝像頭1、紅外光源2、紅外傳感器3、傳聲器4均安裝在車體6前端端面上 ，所述超聲傳感組件固定安裝車體6內(nèi)，攝像頭I的圖像信息輸出端、紅外傳感器3的紅外信號輸出端、傳聲器4的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計(jì)算機(jī)的信號輸入端連接。
[0008]本實(shí)施方式中位姿傳感器5由電子羅盤、陀螺儀和加速度計(jì)組成，它可以提供包括3D方位角、3D加速度、3D角速度、3D地磁場以及溫度。
[0009]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置的超聲傳感組件包括第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器
8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11，第一超聲傳感器7和第五超聲傳感器11在水平面呈一字型設(shè)置，第二超聲傳感器8和第四超聲傳感器10呈V字形設(shè)置，第三超聲傳感器9設(shè)置在第二超聲傳感器8與第四超聲傳感器10之間，第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11位于同一水平面。
[0010]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使探測范圍最大化，根據(jù)不同位置和角度的傳感器數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)障礙物的位置。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0011]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置的第一超聲傳感器7、第二超聲傳感器8、第三超聲傳感器9、第四超聲傳感器10和第五超聲傳感器11均為圓柱體,第一超聲傳感器7的軸線與第五超聲傳感器11的軸線重合，第二超聲傳感器8的軸線與第一超聲傳感器7的軸線之間的夾角為45°，第四超聲傳感器10的軸線與第五超聲傳感器11的軸線之間的夾角為45°，第三超聲傳感器9的軸線與第一超聲傳感器7的軸線垂直。
[0012]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使探測范圍最大化，根據(jù)不同位置和角度的傳感器數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)障礙物的位置。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置的第一超聲傳感器7頭部端與第五超聲傳感器11頭部端之間的距離LI為200mm，第二超聲傳感器8頭部端與第一超聲傳感器7軸線之間的距離L2為80mm,第三超聲傳感器9頭部端與第一超聲傳感器7軸線之間的距離L3為180mm。
[0014]本實(shí)施方式的技術(shù)效果是:如此設(shè)置，使探測范圍最大化，根據(jù)不同位置和角度的傳感器數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)障礙物的位置。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0015]工作原理
[0016]本發(fā)明利用單目視覺的光流計(jì)算對機(jī)器人自身的運(yùn)動進(jìn)行估計(jì)。主要根據(jù)近前下方的單目視覺信息進(jìn)行運(yùn)動估計(jì)，所分析的畫面區(qū)域?yàn)榍跋路降牡孛鎱^(qū)域。進(jìn)行障礙物識別時(shí)，首先進(jìn)行近前下方地平假設(shè)，即假設(shè)該地面區(qū)域?yàn)橄鄬?yīng)平整的地面，該區(qū)域不存在障礙物，地面凹凸程度不影響機(jī)器人正常平穩(wěn)運(yùn)行；以分析區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)角點(diǎn)檢測數(shù)量為判別標(biāo)準(zhǔn)，要求該區(qū)域達(dá)到設(shè)定閾值的強(qiáng)角點(diǎn)數(shù)量大于或等于1，然后取其中最強(qiáng)角點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算得到光流值，根據(jù)圖像平面近前下方地面區(qū)域內(nèi)點(diǎn)所對應(yīng)的光流值可以計(jì)算出攝像頭I的前進(jìn)速度。
[0017]由于光流計(jì)算需要從兩幅或多福差別很小的動態(tài)圖像序列中求得，動態(tài)圖像序列的取得需要攝像頭I在移動過程中采集不同位置上的圖像。機(jī)器人上的攝像頭I的移動有兩種方式:一種是機(jī)器人行進(jìn)間采集圖像序列，另一種是機(jī)器人停止時(shí)通過機(jī)器人的自身擺動采集圖像序列。[0018]對于采集到的紅外視覺圖像，按其大小建立相應(yīng)的視景障礙物圖。在平面地形進(jìn)行探測的情況下，當(dāng)超聲探頭組件探測到障礙物時(shí)，攝像頭I獲得的圖像下方為底地面區(qū)，
即機(jī)器人前方腳下延伸至障礙物的地面，可以算得該地面區(qū)的高度為:
【權(quán)利要求】
1.超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置，其特征在于:所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置包括攝像頭(I)、紅外光源(2)、紅外傳感器(3)、傳聲器(4)、超聲傳感器組件和位姿傳感器(5)，攝像頭(I)、紅外光源(2)、紅外傳感器(3)、傳聲器(4)均安裝在車體(6)前端端面上，所述超聲傳感組件固定安裝車體(6)內(nèi)，攝像頭(I)的圖像信息輸出端、紅外傳感器(3)的紅外信號輸出端、傳聲器(4)的聲音信號輸出端、超聲傳感器組件的超聲信號輸出端均與主控計(jì)算機(jī)的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置，其特征在于:所述超聲傳感組件包括第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)，第一超聲傳感器(7)和第五超聲傳感器(11)在水平面呈一字型設(shè)置，第二超聲傳感器(8)和第四超聲傳感器(10)呈V字形設(shè)置，第三超聲傳感器(9)設(shè)置在第二超聲傳感器(8)與第四超聲傳感器(10)之間，第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)位于同一水平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置，其特征在于:第一超聲傳感器(7)、第二超聲傳感器(8)、第三超聲傳感器(9)、第四超聲傳感器(10)和第五超聲傳感器(11)均為圓柱體，第一超聲傳感器(7 )的軸線與第五超聲傳感器(11)的軸線重合，第二超聲傳感器(8)的軸線與第一超聲傳感器(7)的軸線之間的夾角為45°，第四超聲傳感器(10)的軸線與第五超聲傳感器(11)的軸線之間的夾角為45°，第三超聲傳感器(9)的軸線與第一超聲傳感器(7)的軸線垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述超聲與單目視覺傳感器結(jié)合的障礙物識別裝置，其特征在于:第一超聲傳感器(7)頭部端與第五超聲傳感器(11)頭部端之間的距離(LI)為200mm，第二超聲傳感器(8)頭部端與第一超聲傳感器(7)軸線之間的距離(L2)為80mm，第三超聲傳感器(9)頭部端與第一超聲傳感器(7)軸線之間的距離(L3)為180mm。
【文檔編號】G01V1/00GK103744110SQ201410035294
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】朱延河, 高永生, 趙杰, 張國安 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)