一種基于視覺的服務機器人平臺制造技術

本發明專利技術公開了一種基于視覺的服務機器人平臺,包括機械結構；所述機械結構上安裝有電腦主機模塊、自動避障模塊、視覺識別模塊、數字攝像模塊、遙控維護模塊和散熱模塊。本發明專利技術的基于視覺的服務機器人平臺，實現移動物體目標追蹤，及機器人的自動跟隨和拍攝功能；且可通過網絡連接管理及維護本機器人；另外，設計成兩大輪主動式、兩小輪從動式，既能自主保持平衡，又可全方位移動。

A service robot platform based on vision

The invention discloses a service platform based on robot vision, including the mechanical structure; the mechanical structure is installed on the host computer module, automatic obstacle avoidance module, visual recognition module, digital camera module, remote maintenance module and heat radiating module. The service platform based on robot vision of the invention, mobile object tracking, and robot automatic following and shooting function; and can be connected through the network management and maintenance of the robot; in addition, designed two wheel driving type, two wheel driven type, which can self balance, and can move in all directions.

【技術實現步驟摘要】
一種基于視覺的服務機器人平臺
本專利技術涉及一種機器人平臺，具體涉及一種基于視覺的服務機器人平臺，屬于服務機器人

技術介紹
目前從事服務機器人產業的各個單位大都還是處于產業發展初期，處于研發平臺或者樣機階段，重復性勞動非常多，沒有形成具有鮮明特色的服務機器人產品；從成果應用上看，服務機器人主要以吸塵器機器人和教育平臺為主，這些現有的服務機器人存在控制方式單一、操作不方便、不靈敏等嚴重的問題；此外，國內市場上缺乏這種具有自動跟隨主人的服務機器人，也缺乏具有自動跟隨拍攝功能的機器人平臺。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提出了一種基于視覺的服務機器人平臺，通過設置電腦主機模塊、自動避障模塊、視覺識別模塊、數字攝像模塊、遙控維護模塊和散熱模塊，實現移動物體目標追蹤，及機器人的自動跟隨和拍攝功能；且可通過網絡連接管理及維護本機器人。本專利技術的基于視覺的服務機器人平臺，包括機械結構；所述機械結構上安裝有電腦主機模塊、自動避障模塊、視覺識別模塊、數字攝像模塊、遙控維護模塊和散熱模塊；所述機械結構包括鼓形箱體和底盤；所述鼓形箱體頂部安裝有可旋轉調節的機械臂；所述機械臂其末端連接有夾具；所述鼓形箱體內部由下至上依次設置有第一至第三層平臺，且每層平臺由連接桿連接并支撐；所述底盤上安裝有兩大輪和兩小輪；兩所述大輪分別通過聯軸器連接一直流無刷電機；所述底盤上開設有多個通風孔；底盤的前后位置對稱設置了兩個小輪，兩小輪不設動力源，把本專利技術的機器人平放在地面時，恰好四個輪子能同時著地；機器人的移動由兩大輪帶動兩小輪移動，從stm32單片機的數字引腳(PA6、PA7引腳)輸出相同頻率且相同正占空比的PWM脈沖，控制兩大輪等速轉動，實現直線行走；通過stm32單片機的數字引腳輸出相同頻率但不同正占空比的PWM脈沖，使兩大輪之間產生差速，實現機器人的360°旋轉移動；所述電腦主機模塊包括電腦主機和stm32單片機；所述電腦主機引出USB線且通過USB轉TTL串口模塊連接至stm32單片機；所述電腦主機設置于第一層平臺和第二層平臺之間；所述自動避障模塊由三個超聲波傳感器、一溫度計及一arduino單片機組成；所述超聲波傳感器其信號端及溫度計其信號端分別與arduino單片機電連接；所述arduino單片機與stm32單片機通過通信接口電連接；通過對arduino單片機的編程，實現超聲測距，由LM35溫度計測溫，用溫度算出音速，再根據音速算出三個方向上的障礙物距離，當某個方向上的測距值小于預設的避障有效距離值(有效避障距離設置為10cm)，arduino單片機將向stm32單片機發送避障指令，stm32單片機將輸出相適應的PWM脈沖來控制兩個大輪的轉向，繞開障礙物行走；所述視覺識別模塊包括一kinect視覺體感器；所述kinect視覺體感器設置于鼓形箱體頂部的正前方位置；所述kinect視覺體感器通過USB連接線與電腦主機電連接；基于KinectforWindowsSDK平臺開發,通過編程實現，Kinect視覺體感器前方將會掃描到一個跟蹤區域(前方寬0.4米，長0.8米，高0.4米的立方體)，這個跟蹤區域是由深度攝像頭決定的，在這個跟蹤區域內，KinectSDK里的程序將會計算前方有效區域內的物體的形狀中心，然后將其與程序設定的跟蹤中心進行比較，物體形狀中心的距離正向變遠，電腦主機將通過USB轉TTL串口模塊，向stm32單片機發送前進的字符命令；從stm32單片機的數字引腳(PA6、PA7引腳)輸出相同頻率、相同正占空比且正占空比被放大的PWM脈沖，進而驅動兩個直流無刷電機帶動兩個大輪同步前進，直到物體的形狀中心與程序設定的跟蹤中心吻合，機器人停止前進；當物體形狀中心的距離發生右偏移，stm32單片機的數字引腳輸出相同頻率但不同正占空比的PWM脈沖，觸發與大輪連接的左側的直流無刷電機的PWM脈沖的占空比要比觸發左側的直流無刷電機的PWM脈沖的占空比大，實現左大輪速度比右大輪速度大，機器人往右邊旋轉，當物體的形狀中心與程序設定的跟蹤中心出現在同一直線上，Kinect再根據物體形狀中心的距離正向變遠或正向靠近，從stm32單片機的數字引腳(PA6、PA7引腳)輸出相同頻率、相同占空比的PWM脈沖，進而驅動兩個直流無刷電機帶動兩個大輪同步前進或者后退；所述數字攝像模塊包括一高清數字攝像機；所述高清數字攝像機設置于鼓形箱體頂面的右側位置；所述高清數字攝像機通過網線與電腦主機電連接；通過網線連接到鼓形箱體里的電腦主機，并配置數字監控的網絡IP地址，并通過無線WiFi模塊連接互聯網，實現網絡監控的功能；結合前面已實現的自動跟隨功能與網絡監控的功能，可實現自動跟隨拍攝的功能，打造一個智能跟隨拍攝機器人平臺，有效地代替人工拍攝；為多種環境，比如教學平臺、售后服務平臺、車間、家庭等，提供智能拍攝服務；所述遙控維護模塊由一無線WiFi模塊和一電腦USB藍牙適配器構成；所述無線WiFi模塊設置于鼓形箱體頂面的右方位置；所述USB藍牙適配器設置于鼓形箱體頂面的左方位置；所述無線WiFi模塊和電腦USB藍牙適配器分別與電腦主機電連接；在鼓形箱體的上表面，其左右兩側對稱設置了一個電腦USB藍牙適配器與一個無線WiFi模塊，這兩個模塊連接至電腦主機的USB接口；通過網絡連接管理機器人，由工作臺的電腦請求遠程，可控制服務機器人上的電腦系統，進而發出程序命令以操控和維護該機器人，使得它可以運載物品，如平板電腦或茶杯等，為家庭、辦公室提供娛樂服務；所述散熱模塊包括一固定于底盤的通風孔上方的散熱風扇，及時將鼓形箱體內的熱量排出；所述散熱風扇與stm32單片機電連接；所述直流無刷電機通過引出的霍爾線(U、V、W線)與編碼器線(A相線、B相線)連接至雙直流無刷電機智能控制器；所述雙直流無刷電機智能控制器其控制端口與stm32單片機電連接；Stm32單片機用于采集其他模塊信號，轉換成控制指令，最終實現控制兩個大輪的行走模式。進一步地，所述電腦主機放置于第一層平臺的隔板上；所述stm32單片機、arduino單片機與雙直流無刷電機智能控制器均放置于所述第二層平臺上方。進一步地，所述機械臂為雙關節式轉動機械臂，其設置有兩個轉動副；所述機械臂設置于鼓形箱體上表面的正中央位置，且與第三層平臺通過多個螺栓連接并且固定。作為優選的實施方案，三個所述超聲波傳感器設置于距離底盤110mm高的鼓形箱體表面，且居中的所述超聲波傳感器朝向機器人的正前方，另外兩個所述超聲波傳感器分別相對居中的所述超聲波傳感器以順時針方向60°及逆時針方向60°位置固定安裝。進一步地，所述夾具上夾持有平板電腦；通過遠程控制服務機器人上的電腦主機中的電腦系統，發出程序命令驅動機器人攜帶平板電腦逐漸地往主人的位置靠近，提供休閑娛樂。本專利技術與現有技術相比較，本專利技術的基于視覺的服務機器人平臺，設計成兩大輪主動式、兩小輪從動式，既能自主保持平衡，又可全方位移動，基于KinectforWindowsSDK平臺的開發，由Kinect視覺體感器的信息感知與判斷，實現移動物體目標追蹤，根據kinect體感器所識別追蹤的目標，輸出相關的指令控制機器人運動，實現機器人自動跟隨的功能；基于本專利技術的機器人智能跟蹤技術與互聯網技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于視覺的服務機器人平臺，其特征在于：包括機械結構；所述機械結構上安裝有電腦主機模塊、自動避障模塊、視覺識別模塊、數字攝像模塊、遙控維護模塊和散熱模塊；所述機械結構包括鼓形箱體和底盤；所述鼓形箱體頂部安裝有可旋轉調節的機械臂；所述機械臂其末端連接有夾具；所述鼓形箱體內部由下至上依次設置有第一至第三層平臺，且每層平臺由連接桿連接并支撐；所述底盤上安裝有兩大輪和兩小輪；兩所述大輪分別通過聯軸器連接一直流無刷電機；所述底盤上開設有多個通風孔；所述電腦主機模塊包括電腦主機和stm32單片機；所述電腦主機引出USB線且通過USB轉TTL串口模塊連接至stm32單片機；所述電腦主機設置于第一層平臺和第二層平臺之間；所述自動避障模塊由三個超聲波傳感器、一溫度計及一arduino單片機組成；所述超聲波傳感器其信號端及溫度計其信號端分別與arduino單片機電連接；所述arduino單片機與stm32單片機通過通信接口電連接；所述視覺識別模塊包括一kinect視覺體感器；所述kinect視覺體感器設置于鼓形箱體頂部的正前方位置；所述kinect視覺體感器通過USB連接線與電腦主機電連接；所述數字攝像模塊包括一高清數字攝像機；所述高清數字攝像機設置于鼓形箱體頂面的右側位置；所述高清數字攝像機通過網線與電腦主機電連接；所述遙控維護模塊由一無線WiFi模塊和一電腦USB藍牙適配器構成；所述無線WiFi模塊設置于鼓形箱體頂面的右方位置；所述USB藍牙適配器設置于鼓形箱體頂面的左方位置；所述無線WiFi模塊和電腦USB藍牙適配器分別與電腦主機電連接；所述散熱模塊包括一固定于底盤的通風孔上方的散熱風扇；所述散熱風扇與stm32單片機電連接；所述直流無刷電機通過引出的霍爾線與編碼器線連接至雙直流無刷電機智能控制器；所述雙直流無刷電機智能控制器其控制端口與stm32單片機電連接。...

【技術特征摘要】
1.一種基于視覺的服務機器人平臺，其特征在于：包括機械結構；所述機械結構上安裝有電腦主機模塊、自動避障模塊、視覺識別模塊、數字攝像模塊、遙控維護模塊和散熱模塊；所述機械結構包括鼓形箱體和底盤；所述鼓形箱體頂部安裝有可旋轉調節的機械臂；所述機械臂其末端連接有夾具；所述鼓形箱體內部由下至上依次設置有第一至第三層平臺，且每層平臺由連接桿連接并支撐；所述底盤上安裝有兩大輪和兩小輪；兩所述大輪分別通過聯軸器連接一直流無刷電機；所述底盤上開設有多個通風孔；所述電腦主機模塊包括電腦主機和stm32單片機；所述電腦主機引出USB線且通過USB轉TTL串口模塊連接至stm32單片機；所述電腦主機設置于第一層平臺和第二層平臺之間；所述自動避障模塊由三個超聲波傳感器、一溫度計及一arduino單片機組成；所述超聲波傳感器其信號端及溫度計其信號端分別與arduino單片機電連接；所述arduino單片機與stm32單片機通過通信接口電連接；所述視覺識別模塊包括一kinect視覺體感器；所述kinect視覺體感器設置于鼓形箱體頂部的正前方位置；所述kinect視覺體感器通過USB連接線與電腦主機電連接；所述數字攝像模塊包括一高清數字攝像機；所述高清數字攝像機設置于鼓形箱體頂面的右側位置；所述高清數字攝像機通過網線與電腦主機電連接；所述遙控維護模塊由一無線WiFi模塊和一電腦...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭建文，郭德權，曾志彬，孫振忠，陳海彬，吳鵬，
申請(專利權)人：東莞理工學院，
類型：發明
國別省市：廣東,44