一种家庭服务机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种家庭服务机器人，包括：视觉系统，用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，第一摄像头能够获取物体的距离大于第二摄像头能够获取物体的距离；目标识别系统，将视觉系统所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；室内定位导航系统，用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定视觉系统所获取的物体所在的位置，并为机器人的行走进行导航；目标物体抓取系统，根据物体所在的位置计算机械臂各关节转角量，控制机械臂各关节舵机转动相应角度实现物体抓取。该设备可为复杂的地面实时创建地图，对物体进行精准定位并可靠地探测和回避障碍。

Family service robot

The utility model relates to the field of robotics, in particular to a home service robot, including the visual system, used to obtain indoor object image information, including the first camera installed in the robot head and mounted on the robot hand second camera, the first camera to obtain the object distance of more than second cameras to obtain the object distance; target recognition the system, by matching the object image information of the object image information and the visual system for pre storage system; indoor positioning and navigation for map building to set family environment, determine the visual system the object location and navigation for robot walking; object grasping system, calculation of mechanical arm the joint angle according to the location of the object, each arm joint actuator to control Moving the corresponding angle to achieve the object grasping. The device can create a map for the complex ground in real time, accurate positioning of objects and reliable detection and avoidance of obstacles.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人领域，具体涉及一种家庭服务机器人。
技术介绍
近年来，随着机器人技术的迅猛发展，在餐饮行业、商场、展会、科技部、会议中心、开业庆典等场合均开始广泛的应用机器人，一定程度上替代了人类所进行的体力劳动。特别是随着人们生活水平的提高，家庭服务机器人已经渐渐的走入普通家庭来帮助人们完成日常的家务。现有的家庭机器人一般具有定位导航功能及物体识别功能。物体识别技术是指机器人通过视觉系统采集外界的声、光、电和影像信息，提取相应对象的特征信息，识别出对象类别的功能。它就是机器人的眼睛和耳朵，是机器人做出动作输出的唯一输入通道。美国机器人工业协会对机器视觉的定义为:“机器视觉是通过光学装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。”D.Marr的视觉计算理论和在此基础上演变发展起来的基元图模型、三维模型在服务机器人物体识别技术中得到了广泛的应用。所谓的三维模型，就是以物体为中心，用来处理和识别物体的三维形状表象。家庭环境中服务机器人识别物体就是对物体三维形状表象的识别，不同于人类可以通过大脑处理，直接生成事物的立体影像，计算机仅能获得摄像头生成的2D影相，这也就给图像识别造成了更深层次的难度。国内外研究者对三维物体的识别进行了大量研究，并提出了许多相关的理论和方法。YasushiSumi等提出了使用物体轮廓三维位姿匹配的方法识别任意形状的物体；MichaelBoshra等通过多阶段匹配来识别部分被遮挡了的物体；陈拓等研究者将几何不变性应用到三维物体的识别中；穴洪涛等研究者利用视觉标签(QR-Code)标示物品，通过识别视觉标签实现对物品的识别；张林等研究者利用无线射频(RFID)识别技术，把对室内各种各样的物品识别转化为对红外标签的识别。在家庭环境下，机器人要抓取的对象是多种多样的，为每一物体建立其模型库来识别物体是不可能的物体抓取的过程即机器人机械手的运动规划。机器人在控制机械手进行物体抓取之前，需先对物体进行精准定位。然而现有技术所用到的这些传感器各有自己的优缺点，有自己的适用范围，无论单独使用哪一种传感器都难以完成地面复杂的实时地图创建任务，难以对物体进行精准定位并可靠地探测和回避障碍。基于以上描述，亟需一种新的家庭服务机器人，以解决现有技术中存在的难以完成地面复杂的实时地图创建任务，难以对物体进行精准定位并可靠地探测和回避障碍的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种家庭服务机器人，可有效解决现有的机器人难以完成地面复杂的实时地图创建任务，难以对物体进行精准定位并可靠地探测和回避障碍的问题。本技术采用的技术方案如下：一种家庭服务机器人，包括；视觉系统，用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，所述第一摄像头能够获取物体的距离大于所述第二摄像头能够获取物体的距离；目标识别系统，该系统将所述视觉系统所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；室内定位导航系统，该系统用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定所述视觉系统所获取的物体所在的位置，并为机器人的行走进行导航，所述室内定位导航系统包括星空定位模块，所述星空定位模块采用红外摄像头以及配有红外线的发射器，在屋顶上贴有无源红外标签，通过红外摄像头来读取无源红外标签在整个红外摄像头图像中的相对位置，进而分析得到机器人当前的位置；以及目标物体抓取系统，该系统根据所述室内定位导航系统所确定的物体所在的位置计算机械臂各关节转角量，控制机械臂各关节舵机转动相应角度实现物体抓取。作为优选，所述家庭服务机器人还包括TTS模块，所述TTS模块为声音合成模块，用于将文本信息转换为波形信号并输送给音箱。作为优选，所述家庭服务机器人还包括电源控制模块，所述电源控制模块包括过流子模块、过压保护子模块、充电管理子模块及供电管理子模块。作为优选，所述家庭服务机器人还包括电机控制模块，所述电机控制模块对2个直流电机进行控制，进行双轮的同步驱动。作为优选，所述目标物体抓取系统包括机械手臂，所述机械手臂由四个连杆和一个末端执行器串联而成，相邻的两个连杆以及相邻的连杆和末端执行器之间通过关节连接，每个关节由舵机驱动。作为优选，所述机械手臂为四自由度，通过调整控制各关节的舵机的控制量，使末端执行器抓起目标物体并移至指定位置。作为优选，所述四个连杆和一个末端执行器的长度分别为L1＝49mm、L2＝150mm、L3＝190mm、L4＝85mm、L5＝20mm。作为优选，所述机械手臂的长度为52cm，各个所述关节的活动范围为0-180°，控制精度为1°，末端执行器开口尺寸H小于7cm。本技术提供的家庭服务机器人具有以下优点：由于本方案提供的家庭服务机器人包括视觉系统、目标识别系统、室内定位导航系统及目标物体抓取系统。视觉系统用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，第一摄像头能够获取物体的距离大于第二摄像头能够获取物体的距离；目标识别系统将视觉系统所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；室内定位导航系统用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定视觉系统所获取的物体所在的位置，并为机器人的行走进行导航；目标物体抓取系统根据室内定位导航系统所确定的物体所在的位置计算机械臂各关节转角量，控制机械臂各关节舵机转动相应角度实现物体抓取。所以通过以上家庭服务机器人可有效解决现有的机器人难以完成地面复杂的实时地图创建任务，难以对物体进行精准定位并可靠地探测和回避障碍的问题。附图说明图1为本技术具体实施例提供的家庭服务机器人软件系统的结构框图；图2为本技术具体实施例提供的家庭服务机器人底层硬件系统的结构框图；图3为本技术具体实施例提供的机械手臂的结构示意图。其中，01-视觉系统；02-目标识别系统；03-室内定位导航系统；04-目标物体抓取系统；1-电源管理模块；2-电机控制模块；3-舵机控制模块；4-数字I/O传感器采集模块；5-单目视觉模块；6-表情控制模块；7-遥控器控制模块；8-TTS模块；9-声纳传感器控制模块；10-激光传感器控制模块；11-超声波模块；12-星空定位模块；13-连杆；14-关节；15-末端执行器；16-舵机。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细说明：如图1所示，本申请提供的一种家庭服务机器人，包括：视觉系统01，用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，所述第一摄像头能够获取物体的距离大于所述第二摄像头能够获取物体的距离；目标识别系统02，该系统将所述视觉系统01所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；室内定位导航系统03，该系统用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定所述视觉系统所获取的物体所在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家庭服务机器人，其特征在于，包括；视觉系统，用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，所述第一摄像头能够获取物体的距离大于所述第二摄像头能够获取物体的距离；目标识别系统，该系统将所述视觉系统所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；室内定位导航系统，该系统用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定所述视觉系统所获取的物体所在的位置，并为机器人的行走进行导航，所述室内定位导航系统包括星空定位模块，所述星空定位模块采用红外摄像头以及配有红外线的发射器，在屋顶上贴有无源红外标签，通过红外摄像头来读取无源红外标签在整个红外摄像头图像中的相对位置，进而分析得到机器人当前的位置；以及目标物体抓取系统，该系统根据所述室内定位导航系统所确定的物体所在的位置计算机械臂各关节转角量，控制机械臂各关节舵机转动相应角度实现物体抓取。

【技术特征摘要】
1.一种家庭服务机器人，其特征在于，包括；
视觉系统，用于获取室内物体图像信息，包括安装在机器人头部的第一摄像头以及安装在机器人手部的第二摄像头，所述第一摄像头能够获取物体的距离大于所述第二摄像头能够获取物体的距离；
目标识别系统，该系统将所述视觉系统所获取的物体图像信息与预存的目标物体图像信息进行匹配；
室内定位导航系统，该系统用于对设定的家庭环境进行地图创建，确定所述视觉系统所获取的物体所在的位置，并为机器人的行走进行导航，所述室内定位导航系统包括星空定位模块，所述星空定位模块采用红外摄像头以及配有红外线的发射器，在屋顶上贴有无源红外标签，通过红外摄像头来读取无源红外标签在整个红外摄像头图像中的相对位置，进而分析得到机器人当前的位置；以及
目标物体抓取系统，该系统根据所述室内定位导航系统所确定的物体所在的位置计算机械臂各关节转角量，控制机械臂各关节舵机转动相应角度实现物体抓取。
2.根据权利要求1所述的家庭服务机器人，其特征在于，还包括TTS模块，所述TTS模块为声音合成模块，用于将文本信息转换为波形信号并输送给音箱。
3.根据权利要求1所述的家庭服务机器人，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫兆涛，杨小伟，
申请(专利权)人：众德迪克科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11