基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤系統及跟蹤方法技術方案

本發明專利技術提供了一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟隨系統，包括目標檢測單元、目標確定單元以及運動控制單元；目標檢測單元，用于掃描前方數據，確定疑似人體目標；目標確定單元，用于對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息；運動控制單元，根據確定的人體數據信息控制機器人本體的運動。保證機器人可良好的在室內有干擾的情況下實現自主跟隨，同時提高了跟隨的魯棒性和跟蹤精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于機器人領域，特別設計一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤系統及跟蹤方法。
技術介紹
目標人跟隨是人機交互研究中的一個熱點問題，在移動機器人領域中有著廣泛的應用需求，目前已有的機器人跟隨系統主要基于視覺傳感器、激光測距傳感器或者兩者結合的方法，基于視覺傳感器的方法復雜，尤其是對于一個依靠激光傳感器來實現定位和避障的機器人，必須要增加視覺傳感器。如采用單一的激光傳感器，則對目標人物的采集方法較為單一，易受環境中相似物體干擾。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于克服現有技術中機器人在人體跟隨時易受到多個目標干擾的缺陷，提供一種基于激光傳感器的人體跟隨方法，該方法可使機器人在有干擾的情況下保持跟隨同一目標，操作簡單，易于實現。為解決上述技術問題，本專利技術采用下述技術方案：一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤系統，包括目標檢測單元、目標確定單元以及運動控制單元；目標檢測單元，用于掃描前方數據，確定疑似人體目標；目標確定單元，用于對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息；運動控制單元，根據確定的人體數據信息控制機器人本體的運動。優選的，目標檢測單元包括掃描模塊、數據點轉換模塊、第一判斷模塊及第一篩選模塊；掃描模塊，用于掃描機器人前方數據點，并將掃描的數據點發送給數據點轉換模塊；數據點轉換模塊，用于將數據點轉換為機器人坐標上的標準數據點；第一判斷模塊，用于篩選出代表障礙物的各個點集；第一篩選模塊，用于根據各個點集判斷出疑似人體的候選點集。優選的，目標確定單元包括：目標選取模塊、坐標轉換模塊、確定模塊；目標選取模塊，用于選取候選點集中間點的位置作為疑似候選目標人位置；坐標轉換模塊，用于將疑似候選目標人位置轉為世界坐標系坐標值；確定模塊，初始時刻，讓真實的目標人物站在機器人的前方，將距離機器人最近的疑似候選目標人位置作為最終確定的目標人的位置；第二個掃描周期及以后，篩選出疑似目標人候選點中與上一掃描周期最終確定的目標人候選點距離最近的點作為跟隨目標。本專利技術還提供一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤方法，包括如下步驟：掃描機器人前方數據，確定疑似人體目標的數據點；對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息；根據確定的跟隨目標信息控制機器人本體的運動。優選的，所述掃描機器人前方數據，確定疑似人體目標的數據點具體為：掃描機器人前方數據；將所述數據點轉換為機器人坐標系中的標準數據點；根據標準數據點篩選出代表各個障礙物的點集；根據各個點集判斷出疑似人體的候選點集。優選的，掃描距離在5米，掃描角度為機器人本體前方180°范圍內的數據。優選的，對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息具體步驟為：取候選點集中間點的位置作為疑似候選目標人位置，并將其轉為世界坐標系坐標；再次掃描所有候選點集后，篩選出與上一掃描周期最終確定的目標人候選點距離最近的候選點作為跟隨目標。采用上述技術方案，本專利技術的有益效果在于：本專利技術可實現機器人自動跟隨人體運動的功能，可以檢測人體腿部特征，根據人的上一刻運動位置排除其他的干擾目標，保證機器人可良好的在室內有干擾的情況下實現自主跟隨，同時提高了跟隨的魯棒性和跟蹤精度。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的機器人人體跟隨系統結構框圖；圖2為本專利技術實施例提供的機器人人體跟隨方法流程圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。請參閱圖1，圖1為本專利技術實施例提供的機器人人體跟隨系統的工作原理圖，包括目標檢測單元110、目標確定單元120以及運動控制單元130。目標檢測單元110用于掃描前方數據，確定疑似人體目標。目標確定單元120用于對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息。運動控制單元130根據確定的人體數據信息控制機器人本體100的運動。進一步的，目標檢測單元110包括掃描模塊111、數據點轉換模塊112、第一判斷模塊113及第一篩選模塊114。掃描模塊111，用于掃描機器人前方數據點，并將掃描的數據點發送給數據點轉換模塊112。所述掃描模塊111為一激光傳感器，其可以按掃描角度從小到大掃描機器人前方270°、角度分辨率0.25°、距離范圍在0.05米～30米之內的所有數據點。根據需要，本實施例只取距離在5米，掃描角度為機器人本體前方180°范圍內的數據點。數據點轉換模塊112，用于將數據點轉換為機器人坐標上的標準數據點。第一判斷模塊113，用于篩選出代表障礙物的各個點集。第一篩選模塊114，用于根據各個點集判斷出疑似人體的候選點集。所述目標確定單元120包括：目標選取模塊121、坐標轉換模塊122、確定模塊123。目標選取模塊121，用于選取候選點集中間點的位置作為疑似候選目標人位置，坐標轉換模塊122，用于將疑似候選目標人位置轉為世界坐標系坐標值；確定模塊123，初始時刻，讓真實的目標人物站在機器人的前方，將距離機器人最近的疑似候選目標人位置作為最終確定的目標人的位置；第二個掃描周期及以后，篩選出疑似目標人候選點中與上一掃描周期最終確定的目標人候選點距離最近的點作為跟隨目標。具體為，掃描模塊111再次掃描所有候選點集后，與上一時刻確定模塊123確定的目標人的位置相比較，如果兩者之間距離大于1米，則刪除此候選點；如果小于1米，則保留此候選點。一般的，由于激光傳感器的掃描周期非常短，因此人體的移動距離不會很大。運動控制單元130用于跟隨目標位置信息，并控制機器人本體100朝跟隨目標運動。請參閱圖2，圖2為本專利技術實施例提供的基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤方法，包括以下步驟：步驟S10：激光傳感器掃描機器人前方數據，確定疑似人體目標的數據點。步驟S101：激光傳感器掃描機器人前方數據。本實施例中，可用激光傳感器掃描機器人前方數據，其可以按掃描角度從小到大掃描機器人前方270°、角度分辨率0.25°、距離范圍在0.05米～30米之內的所有數據點。根據需要，本實施例只取距離在5米，掃描角度為機器人本體前方180°范圍內的數據點。激光傳感器安裝在機器人本體上距離地面0.23米處。步驟S102：將所述數據點轉換本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤系統，其特征在于，包括目標檢測單元、目標確定單元以及運動控制單元；目標檢測單元，用于掃描前方數據，確定疑似人體目標；目標確定單元，用于對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人體信息；運動控制單元，根據確定的人體數據信息控制機器人本體的運動。

【技術特征摘要】
1.一種基于激光傳感器的移動機器人人體跟蹤系統，其特征在
于，包括目標檢測單元、目標確定單元以及運動控制單元；
目標檢測單元，用于掃描前方數據，確定疑似人體目標；
目標確定單元，用于對疑似人體目標信息進行判斷，獲取最終人
體信息；
運動控制單元，根據確定的人體數據信息控制機器人本體的運
動。
2.如權利要求1所述的人體跟蹤系統，其特征在于，所述目標
檢測單元包括掃描模塊、數據點轉換模塊、第一判斷模塊及第一篩選
模塊；
掃描模塊，用于掃描機器人前方數據點，并將掃描的數據點發送
給數據點轉換模塊；
數據點轉換模塊，用于將數據點轉換為機器人坐標上的標準數據
點；
第一判斷模塊，用于篩選出代表障礙物的各個點集；
第一篩選模塊，用于根據各個點集判斷出疑似人體的候選點集。
3.如權利要求1所述的人體跟蹤系統，其特征在于，所述目標
確定單元包括：目標選取模塊、坐標轉換模塊、確定模塊；
目標選取模塊，用于選取候選點集中間點的位置作為疑似候選目
標人位置；坐標轉換模塊，用于將疑似候選目標人位置轉為世界坐標
系坐標值；
確定模塊，初始時刻，讓真實的目標人物站在機器人的前方，將
距離機器人最近的疑似候選目標人位置作為最終確定的目標人的位
置；第二個掃描周期及以后，篩選出疑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李燊，鄒風山，徐方，劉曉帆，董狀，宋吉來，
申請(專利權)人：沈陽新松機器人自動化股份有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21