CN107571263B - 一种具有寻物捡捞功能的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有寻物捡捞功能的机器人，包括：图像捕捉设备及定位部件；图像捕捉设备及定位部件与微处理器连接；图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；定位部件用于实时监测机器人本体的位置；微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；图像识别模块与样本存储模块连接；微处理器具有学习状态及寻物状态。该具有寻物捡捞功能的机器人能准确识别物品，能将错位的物品归整回原位，扩宽应用范畴。
Description
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，特别涉及一种具有寻物捡捞功能的机器人。
背景技术
随着我国社会经济的飞速进步，人民生活的水平也在不断提高，最直接的体现就是居民人均居住面积更大了，同时家庭室内的家具向着数量多、体积大以及设计精美的方向快速发展；家庭内堆放的物件数量也呈现出几何级数量的增加。由于家具安装完毕后，想要再次对其进行移动是非常一件劳神费力的事情，并且家具下方长期处于黑暗状态，这种情况就导致了如果不慎将小件物品掉落到家具下方，想将其取出就会非常困难。
智能科技的发展，产生了各种类型的机械人设备，其中，有一部分在室内工作的家用机器人开始被使用，这种家用机器人能帮住户整理摆放物品、保持室内干净整洁，减轻住户工作量。
现有技术中的家用机器人还不具备将移动错位的物品归整回原位的功能，应用范围较窄。
发明内容
本发明提供了一种具有寻物捡捞功能的机器人，解决了或部分解决了现有技术中家用机器人还不具备将移动错位的物品归整回原位的功能，应用范围较窄的技术问题，实现了物品准确识别，能将错位的物品归整回原位，扩宽应用范畴的技术效果。
本发明提供的一种具有寻物捡捞功能的机器人，所述机器人包括：机器人本体、机械臂、滚轮、微处理器、电源、舵机、电机驱动器、滚轮电机及机械臂电机；所述滚轮设置在所述机器人本体的底部；所述滚轮电机驱动所述滚轮运动；所述机械臂设置在所述机器人本体上，用于夹持固定物品；所述机械臂电机驱动所述机械臂运动；所述电源连接所述微处理器；所述微处理器与所述舵机及所述电机驱动器连接；所述舵机驱动所述机器人本体转向；所述电机驱动器驱动所述滚轮电机及所述机械臂电机运动；
所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：图像捕捉设备及定位部件；所述图像捕捉设备及所述定位部件与所述微处理器连接；
所述图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；
所述定位部件用于实时监测所述机器人本体的位置；
所述微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；所述图像识别模块与所述样本存储模块连接；所述微处理器具有学习状态及寻物状态；
当所述微处理器在所述学习状态时，所述定位部件确定所述待取物品的初始设定位置并生成样本位置信息；所述图像捕捉设备在不同光线强度条件下获取所述待取物品的不同角度的多个样本图像信息；所述微处理器将所述样本位置信息与多个所述样本图像信息标识成一个样本信息组；每一个所述待取物品对应一个所述样本信息组；所述微处理器将所有所述待取物品对应的所述样本信息组存储在所述样本存储模块中；
当所述微处理器在所述寻物状态时，所述图像捕捉设备持续获取所述待取物品的实时图像信息并发送到所述微处理器；所述图像识别模块获取所述实时图像信息及所述样本存储模块发送的所有所述样本信息组中的所述样本图像信息；所述图像识别模块将所述实时图像信息与所有所述样本图像信息进行对比，以确定与所述实时图像信息相同的所述样本图像信息，继而确定所述样本图像信息所在的所述样本信息组，从而确定所述待取物品的所述样本位置信息；所述微处理器控制所述机械臂抓取固定所述待取物品，此时，所述定位部件检测所述待取物品的位置并生成实时位置信息；所述微处理器接收所述实时位置信息，并将所述实时位置信息与所述样本位置信息对比后生成移动路径；所述微处理器控制所述滚轮电机运行以驱动所述机器人本体及所述待取物品按照所述移动路径移动，直至到达所述设定位置。
作为优选，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
光线传感器，与所述微处理器连接；所述光纤传感器检测光线强度后生成光强数值；
LED补光灯，与所述微处理器连接；所述LED补光灯处于常闭状态；
其中，所述微处理器接收所述光强数值后，将所述光强数值与设定光强值进行对比；当所述光强数值小于所述设定值时，所述微处理器控制所述LED补光灯的开启。
作为优选，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
超声测距传感器，用于检测所述机器人本体与障碍物之间的距离；
所述超声测距传感器与所述微处理器连接；
当所述机器人本体及所述待取物品按照所述移动路径移动时，所述超声测距传感器持续监测所述机器人本体与所述移动路径上的障碍物之间的距离并生成实时距离数值；所述微处理器接收所述实时距离数值后，将所述实时距离数值与设定距离值进行对比；当所述实时距离数值小于所述设定距离值时，所述微处理器控制所述机器人本体绕开所述障碍物移动。
作为优选，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
LCD显示屏，与所述微处理器连接；
所述LCD显示屏用于显示所述样本图像信息与所述实时图像信息。
作为优选，所述图像捕捉设备为摄像头；
所述微处理器为ARM处理器；
所述图像识别模块为SVM支持向量机；
所述定位部件为GPS定位模块。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了在常规机器人的基础上增设图像捕捉设备及定位部件；图像捕捉设备及定位部件与微处理器连接；图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；定位部件用于实时监测机器人本体的位置；微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；图像识别模块与样本存储模块连接；微处理器具有学习状态及寻物状态；在学习状态时，定位部件确定待取物品的样本位置信息；图像捕捉设备获取待取物品的多个样本图像信息；微处理器将所有待取物品对应的样本信息组存储在样本存储模块中；在寻物状态时，图像捕捉设备持续获取待取物品的实时图像信息，图像识别模块将实时图像信息与所有样本图像信息进行对比，确定待取物品的样本位置信息；微处理器控制机械臂抓取固定待取物品，并将实时位置信息与样本位置信息对比后生成移动路径；微处理器控制滚轮电机运行以驱动机器人本体及待取物品按照移动路径移动，直至到达所述设定位置。这样，有效解决了现有技术中家用机器人还不具备将移动错位的物品归整回原位的功能，应用范围较窄的技术问题，实现了物品准确识别，能将错位的物品归整回原位，扩宽应用范畴的技术效果。
附图说明
图1为本发明提供的具有寻物捡捞功能的机器人的工作原理图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种具有寻物捡捞功能的机器人，解决了或部分解决了现有技术中家用机器人还不具备将移动错位的物品归整回原位的功能，应用范围较窄的技术问题，通过在常规机器人的基础上增设图像捕捉设备及定位部件；图像捕捉设备及定位部件与微处理器连接；图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；定位部件用于实时监测机器人本体的位置；微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；图像识别模块与样本存储模块连接；微处理器具有学习状态及寻物状态；实现了物品准确识别，能将错位的物品归整回原位，扩宽应用范畴的技术效果。
参见附图1，本发明提供的一种具有寻物捡捞功能的机器人，机器人包括：机器人本体、机械臂、滚轮、微处理器、电源、舵机、电机驱动器、滚轮电机及机械臂电机；滚轮设置在机器人本体的底部；滚轮电机驱动滚轮运动；机械臂设置在机器人本体上，用于夹持固定物品；机械臂电机驱动机械臂运动；电源连接微处理器；微处理器与舵机及电机驱动器连接；舵机驱动机器人本体转向；电机驱动器驱动滚轮电机及机械臂电机运动。
具有寻物捡捞功能的机器人还包括：图像捕捉设备及定位部件；图像捕捉设备及定位部件与微处理器连接；图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；定位部件用于实时监测机器人本体的位置；微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；图像识别模块与样本存储模块连接；微处理器具有学习状态及寻物状态。
当微处理器在学习状态时，定位部件确定待取物品的初始设定位置并生成样本位置信息；图像捕捉设备在不同光线强度条件下获取待取物品的不同角度的多个样本图像信息；微处理器将样本位置信息与多个样本图像信息标识成一个样本信息组；每一个待取物品对应一个样本信息组；微处理器将所有待取物品对应的样本信息组存储在样本存储模块中。
当微处理器在寻物状态时，图像捕捉设备持续获取待取物品的实时图像信息并发送到微处理器；图像识别模块获取实时图像信息及样本存储模块发送的所有样本信息组中的样本图像信息；图像识别模块将实时图像信息与所有样本图像信息进行对比，以确定与实时图像信息相同的样本图像信息，继而确定样本图像信息所在的样本信息组，从而确定待取物品的样本位置信息；微处理器控制机械臂抓取固定待取物品，此时，定位部件检测待取物品的位置并生成实时位置信息；微处理器接收实时位置信息，并将实时位置信息与样本位置信息对比后生成移动路径；微处理器控制滚轮电机运行以驱动机器人本体及待取物品按照移动路径移动，直至到达设定位置。
进一步的，具有寻物捡捞功能的机器人还包括：光线传感器及LED补光灯，光线传感器与微处理器连接；光纤传感器检测光线强度后生成光强数值；LED补光灯与微处理器连接；LED补光灯处于常闭状态；其中，微处理器接收光强数值后，将光强数值与设定光强值进行对比；当光强数值小于设定值时，微处理器控制LED补光灯的开启。
进一步的，具有寻物捡捞功能的机器人还包括：超声测距传感器，用于检测机器人本体与障碍物之间的距离；超声测距传感器与微处理器连接；当机器人本体及待取物品按照移动路径移动时，超声测距传感器持续监测机器人本体与移动路径上的障碍物之间的距离并生成实时距离数值；微处理器接收实时距离数值后，将实时距离数值与设定距离值进行对比；当实时距离数值小于设定距离值时，微处理器控制机器人本体绕开障碍物移动。
进一步的，具有寻物捡捞功能的机器人还包括：LCD显示屏，与微处理器连接；LCD显示屏用于显示样本图像信息与实时图像信息。
其中，图像捕捉设备为摄像头；微处理器为ARM处理器；图像识别模块为SVM支持向量机；定位部件为GPS定位模块，作为一种替代方案，定位部件还可以是无线信号强度传感器。
下面通过具体实施例来详细说明本申请提供的具有寻物捡捞功能的机器人的结构特征和工作原理：
图像捕捉设备为摄像头；微处理器为ARM处理器；图像识别模块为SVM支持向量机；定位部件为GPS定位模块。ARM系列微处理器具有广泛的通用性；采用SVM算法实现目标的学习与识别，以保证在性能较低的嵌入式系统上能够正常运行。在学习状态下，能够自动学习需要识别的物体，并将其在内部存储；在寻物状态下，可以根据用户提出的目标要求，自动寻找相应的目标，并进行拾取。
在学习状态下，ARM处理器通过摄像头模块拍摄物体在不同角度和光线下的图像，并将这些图像作为训练样本传递给SVM支持向量机，SVM支持向量机在完成对物体图像的学习后，便能够实现对样本的自动识别。GPS定位模块先确定所有待取物品的初始设定位置并生成样本位置信息；同时，ARM处理器将样本位置信息与多个样本图像信息标识成一个样本信息组；每一个待取物品对应一个样本信息组，最后将所有待取物品对应的样本信息组存储在样本存储模块中。
在寻物状态下，首先用户通过操纵按键选择需要寻找的待取物品，ARM处理器会根据用户的操作，在LCD显示屏上依次样本存储模块存储的样本图像信息，一旦正确的实时图像信息显示在屏幕上，用户则可以确认当前需要寻找的待取物品，此时SVM支持向量机处于识别模式状态；寻物机器人开始进行物体的识别与拾取。此时，滚轮会在ARM处理器的控制下，通过滚轮电机以及电机驱动器的作用带动机器人本体进行移动与旋转，在此过程中，摄像头持续进行拍摄，并将拍摄到的实时图像信息传送给SVM支持向量机进行识别，ARM处理器会根据光传感器信息，适时打开LED补光灯；在机器人本体移动的过程中，ARM处理器实时采集超声测距传感器发送的实时距离数值，用以避免碰撞到可能的障碍物。一旦发现需要抓取的物体，机器人本体便会向待取物体靠近，并采用钩状的机械臂挡住目标物体，并向外拖动。
该具有寻物捡捞功能的机器人通过ARM微处理器实现对系统的控制，另外将识别准确率高、并且适合嵌入式系统的SVM算法引入到系统中，提高了系统性能，扩大了应用范围。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了在常规机器人的基础上增设图像捕捉设备及定位部件；图像捕捉设备及定位部件与微处理器连接；图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；定位部件用于实时监测机器人本体的位置；微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；图像识别模块与样本存储模块连接；微处理器具有学习状态及寻物状态；在学习状态时，定位部件确定待取物品的样本位置信息；图像捕捉设备获取待取物品的多个样本图像信息；微处理器将所有待取物品对应的样本信息组存储在样本存储模块中；在寻物状态时，图像捕捉设备持续获取待取物品的实时图像信息，图像识别模块将实时图像信息与所有样本图像信息进行对比，确定待取物品的样本位置信息；微处理器控制机械臂抓取固定待取物品，并将实时位置信息与样本位置信息对比后生成移动路径；微处理器控制滚轮电机运行以驱动机器人本体及待取物品按照移动路径移动，直至到达所述设定位置。这样，有效解决了现有技术中家用机器人还不具备将移动错位的物品归整回原位的功能，应用范围较窄的技术问题，实现了物品准确识别，能将错位的物品归整回原位，扩宽应用范畴的技术效果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种具有寻物捡捞功能的机器人，所述机器人包括：机器人本体、机械臂、滚轮、微处理器、电源、舵机、电机驱动器、滚轮电机及机械臂电机；所述滚轮设置在所述机器人本体的底部；所述滚轮电机驱动所述滚轮运动；所述机械臂设置在所述机器人本体上，用于夹持固定物品；所述机械臂电机驱动所述机械臂运动；所述电源连接所述微处理器；所述微处理器与所述舵机及所述电机驱动器连接；所述舵机驱动所述机器人本体转向；所述电机驱动器驱动所述滚轮电机及所述机械臂电机运动；其特征在于，
所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：图像捕捉设备及定位部件；所述图像捕捉设备及所述定位部件与所述微处理器连接；
所述图像捕捉设备用于获取待取物品的图像信息；
所述定位部件用于实时监测所述机器人本体的位置；
所述微处理器设置有图像识别模块及样本存储模块；所述图像识别模块与所述样本存储模块连接；所述微处理器具有学习状态及寻物状态；
当所述微处理器在所述学习状态时，所述定位部件确定所述待取物品的初始设定位置并生成样本位置信息；所述图像捕捉设备在不同光线强度条件下获取所述待取物品的不同角度的多个样本图像信息；所述微处理器将所述样本位置信息与多个所述样本图像信息标识成一个样本信息组；每一个所述待取物品对应一个所述样本信息组；所述微处理器将所有所述待取物品对应的所述样本信息组存储在所述样本存储模块中；
当所述微处理器在所述寻物状态时，所述图像捕捉设备持续获取所述待取物品的实时图像信息并发送到所述微处理器；所述图像识别模块获取所述实时图像信息及所述样本存储模块发送的所有所述样本信息组中的所述样本图像信息；所述图像识别模块将所述实时图像信息与所有所述样本图像信息进行对比，以确定与所述实时图像信息相同的所述样本图像信息，继而确定所述样本图像信息所在的所述样本信息组，从而确定所述待取物品的所述样本位置信息；所述微处理器控制所述机械臂抓取固定所述待取物品，此时，所述定位部件检测所述待取物品的位置并生成实时位置信息；所述微处理器接收所述实时位置信息，并将所述实时位置信息与所述样本位置信息对比后生成移动路径；所述微处理器控制所述滚轮电机运行以驱动所述机器人本体及所述待取物品按照所述移动路径移动，直至到达所述设定位置。
2.如权利要求1所述的具有寻物捡捞功能的机器人，其特征在于，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
光纤传感器，与所述微处理器连接；所述光纤传感器检测光线强度后生成光强数值；
LED补光灯，与所述微处理器连接；所述LED补光灯处于常闭状态；
其中，所述微处理器接收所述光强数值后，将所述光强数值与设定光强值进行对比；当所述光强数值小于所述设定光强值时，所述微处理器控制所述LED补光灯的开启。
3.如权利要求1所述的具有寻物捡捞功能的机器人，其特征在于，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
超声测距传感器，用于检测所述机器人本体与障碍物之间的距离；
所述超声测距传感器与所述微处理器连接；
当所述机器人本体及所述待取物品按照所述移动路径移动时，所述超声测距传感器持续监测所述机器人本体与所述移动路径上的障碍物之间的距离并生成实时距离数值；所述微处理器接收所述实时距离数值后，将所述实时距离数值与设定距离值进行对比；当所述实时距离数值小于所述设定距离值时，所述微处理器控制所述机器人本体绕开所述障碍物移动。
4.如权利要求1所述的具有寻物捡捞功能的机器人，其特征在于，所述具有寻物捡捞功能的机器人还包括：
LCD显示屏，与所述微处理器连接；
所述LCD显示屏用于显示所述样本图像信息与所述实时图像信息。
5.如权利要求1所述的具有寻物捡捞功能的机器人，其特征在于，
所述图像捕捉设备为摄像头；
所述微处理器为ARM处理器；
所述图像识别模块为SVM支持向量机；
所述定位部件为GPS定位模块。
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Granted publication date: 20190723 |