多功能视觉传感器、移动机器人及移动机器人的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能视觉传感器，其包括向被测空间发射结构光的光源、与光源具有特定位置关系的成像装置，以及与光源及成像装置连接的处理器，成像装置包括镜头、滤光片切换组件及与处理器连接的图像感应器，滤光片切换组件包括可移动的滑片及设置于滑片上的第一滤光片，第一滤光片用于阻止干扰结构光的光线照射至所述图像感应器，当第一滤光片位于第一工作位置时，所述第一滤光片与所述镜头及图像感应器在同一光轴上，当第一滤光片位于第二工作位置时，第一滤光片与图像感应器错开。该多功能视觉传感器使用同一个镜头和图像感应器实现导航功能和监控功能。本发明专利技术还公开具有该多功能视觉传感器的移动机器人和该移动机器人的控制方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能设备领域，尤其涉及一种多功能视觉传感器、具有该多功能视觉传感器的移动机器人以及该移动机器人的控制方法。
技术介绍
移动机器人，尤其是室内服务用的移动机器人，例如清洁机器人，通常要配置视觉传感器，用以创建地图并进行导航，结构光视觉传感器以其计算量小、实时性高、测量的距离信息可以直接用来建立地图和避障等优点而倍受青睐。结构光测距技术(StructuredLight)是一种主动式光学测量技术，基本原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光条或光面结构，并由图像感应器(如摄像机)获得图像，通过系统几何关系，利用三角原理计算得到物体的三维坐标。结构光包括光点式、光线式及光面式三种类型。光点式需逐点扫描物体，速度慢；光线式则只需一维线扫描即可得到物体深度信息；光面式则是进行二维投影到物体，测量速度最快。其中，由于光线式结构光(即：线结构光)结构简单，成本低廉，已成为目前应用最广的一种结构光视觉传感器。线结构光传感器主要由：激光投射器，光学透镜，图像感应器组成。利用线结构光视觉传感器对环境障碍物的测量，室内服务机器人可以实现地图创建、导航与同步定位等，即实现SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)。线结构光传感器应用在室内移动机器人导航时，为了防止环境中自然光的干扰，以及安全性，激光通常采用红外激光。为了增强激光在图像感应器中图像的效果和稳定性，通常采用红外滤镜只把红外激光过滤进来，而把其他的光谱段屏蔽掉。对于室内的移动机器人，除了视觉导航功能，用户还希望具有视频监控的功能，即通过室内移动机器人上的摄像头，用户可以通过手机或者电脑监控或远程监控室内情况。现有技术中，为了实现这两种功能，采用线结构光视觉传感器，还需要另外配置一个摄像头实现室内环境监控，使用两个规格相似的图像感应器，独立地实现不同的功能，增加了设计复杂性和制造成本，对移动机器人的处理器要求也更高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种视觉传感器及具有该视觉传感器的移动机器人，该视觉传感器及该移动机器人具有滤光片切换组件，该滤光片切换组件可以切换滤光片，从而在使用同一个镜头和图像感应器的情况下实现导航功能和监控功能的切换，即：使用同一镜头和图像感应器实现导航和视频两种功能，简化了结构设计，节省材料及降低成本。本专利技术还提供了一种移动机器人的控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术的实施例提供了一种视觉传感器，其包括向被测空间发射结构光的光源、与所述光源具有特定位置关系的成像装置，以及与所述光源及所述成像装置连接的处理器，所述成像装置接收所述被测空间的可见光或所述结构光，形成光学图像，所述处理器用于处理所述光学图像的图像数据及计算所述被测空间内障碍物与所述成像装置之间的深度距离，所述成像装置包括镜头、滤光片切换组件及与所述处理器连接的图像感应器，所述滤光片切换组件包括可移动的滑片及设置于所述滑片上的第一滤光片，所述第一滤光片用于阻止干扰所述结构光的光线照射至所述图像感应器，所述第一滤光片具有第一工作位置和第二工作位置，当所述第一滤光片位于所述第一工作位置时，所述第一滤光片与所述镜头及所述图像感应器在同一光轴上，以使经被测空间的障碍物反射后的所述结构光照射至所述图像感应器，当所述第一滤光片位于所述第二工作位置时，所述第一滤光片与所述图像感应器错开，以使照射至所述图像感应器的光不经过所述第一滤光片。其中，所述第一工作位置与所述第二工作位置并列设置，所述多功能视觉传感器设置为包括测距模式和视频模式；当所述多功能视觉传感器处于测距模式时，所述第一滤光片位于第一工作位置，所述光源向所述被测空间发射所述结构光，所述被测空间内的障碍物反射所述结构光，被反射的所述结构光经过所述第一滤光片后照射到所述图像感应器，形成所述障碍物的光学图像，所述处理器根据所述光学图像的像素位移、所述光源与所述成像装置的特定位置关系以及镜头的焦距计算所述障碍物到所述光源之间的深度距离；当所述多功能视觉传感器处于视频模式时，所述第一滤光片位于所述第二工作位置，从而使被测空间内的可见光照射至所述图像感应器，在所述图像感应器上形成所述被测空间内的障碍物的光学图像，所述图像感应器将所述光学图像的图像数据传送给所述处理器，所述处理器将所述图像数据处理后发送给其上位机。其中，所述滤光片切换组件还包括承载座、设置于所述承载座上的电磁线圈及连接所述滑片和所述电磁线圈的拨杆，所述滑片设置于所述承载座上，当所述电磁线圈有电流通过时，所述电磁线圈带动所述拨杆移动，所述拨杆带动所述滑片滑动。其中，所述滑片上还设置有与所述第一滤光片并列的通孔，当所述第一滤光片位于所述第二工作位置时，所述通孔与所述镜头的光轴及所述图像感应器同轴。其中，所述滑片上还设置有第二滤光片，所述第二滤光片安装于所述通孔，所述第二滤光片是透明玻璃片或用于截止红外光的滤光片。另一方面，本专利技术的实施例还提供一种移动机器人，所述移动机器人包括机器人主体及设置于所述机器人主体上的中央处理模块，及以上任一项所述的多功能视觉传感器，以及显示模块，所述多功能视觉传感器及所述显示模块均与所述中央处理模块通信连接，所述移动机器人设置为具有导航模式和监控模式；当所述移动机器人启动导航模式时，所述第一滤光片位于所述第一工作位置，所述多功能视觉传感器的所述处理器将所述图像数据及所述障碍物的深度距离发送至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块构建所述被测空间的环境地图并为所述移动机器人导航；当所述移动机器人启动监控模式时，所述第一滤光片位于所述第二工作位置，所述多功能视觉传感器的所述处理器将所述图像数据传输给所述中央处理模块，所述中央处理模块将所述图像数据转换为视频信号，并将所述视频信号传输给所述显示模块，所述显示模块用于显示所述被测空间的视频。其中，所述多功能视觉传感器设置为包括测距模式和视频模式，当所述移动机器人启动导航模式时，所述多功能视觉传感器处于测距模式，当所述移动机器人启动监控模式时，所述多功能视觉传感器处于视频模式；当所述多功能视觉传感器处于测距模式时，所述第一滤光片位于第一工作位置，所述光源向所述被测空间发射所述结构光，所述被测空间内的障碍物反射所述结构光，至少部分被反射的所述结构光经所述第一滤光片过滤后照射到所述图像感应器，形成所述障碍物的光学图像，所述处理器根据所述光学图像的像素位移、所述光源与所述成像装置的特定位置关系以及镜头的焦距计算所述障碍物到所述光源之间的深度距离；当所述多功能视觉传感器处于视频模式时，所述第一滤光片位于所述第二工作位置，从而使被测空间内的可见光照射至所述图像感应器，在所述图像感应器上形成所述被测空间内的障碍物的光学图像，所述图像感应器将所述光学图像的图像数据传送给所述处理器，所述处理器将所述图像数据处理后发送给所述中央处理模块，所述中央处理模块将所述图像数据转换为视频信号。其中，所述多功能视觉传感器的滤光片切换组件还包括承载座、设置于所述承载座上的电磁线圈及连接所述滑片和所述电磁线圈的拨杆，所述滑片设置于所述承载座上，当所述电磁线圈有电流通过时，所述电磁线圈带动所述拨杆移动，所述拨杆带动所述滑片滑动，所述电磁线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能视觉传感器，其特征在于，包括向被测空间发射结构光的光源、与所述光源具有特定位置关系的成像装置，以及与所述光源及所述成像装置连接的处理器，所述成像装置接收所述被测空间的可见光或所述结构光，形成光学图像，所述处理器用于处理所述光学图像的图像数据及计算所述被测空间内障碍物与所述成像装置之间的深度距离，所述成像装置包括镜头、滤光片切换组件及与所述处理器连接的图像感应器，所述滤光片切换组件包括可移动的滑片及设置于所述滑片上的第一滤光片，所述第一滤光片用于阻止干扰所述结构光的光线照射至所述图像感应器，所述第一滤光片具有第一工作位置和第二工作位置，当所述第一滤光片位于所述第一工作位置时，所述第一滤光片与所述镜头及所述图像感应器在同一光轴上，以使经被测空间的障碍物反射后的所述结构光照射至所述图像感应器，当所述第一滤光片位于所述第二工作位置时，所述第一滤光片与所述图像感应器错开，以使照射至所述图像感应器的光不经过所述第一滤光片。

【技术特征摘要】
1.一种多功能视觉传感器，其特征在于，包括向被测空间发射结构光的光源、与所述光源具有特定位置关系的成像装置，以及与所述光源及所述成像装置连接的处理器，所述成像装置接收所述被测空间的可见光或所述结构光，形成光学图像，所述处理器用于处理所述光学图像的图像数据及计算所述被测空间内障碍物与所述成像装置之间的深度距离，所述成像装置包括镜头、滤光片切换组件及与所述处理器连接的图像感应器，所述滤光片切换组件包括可移动的滑片及设置于所述滑片上的第一滤光片，所述第一滤光片用于阻止干扰所述结构光的光线照射至所述图像感应器，所述第一滤光片具有第一工作位置和第二工作位置，当所述第一滤光片位于所述第一工作位置时，所述第一滤光片与所述镜头及所述图像感应器在同一光轴上，以使经被测空间的障碍物反射后的所述结构光照射至所述图像感应器，当所述第一滤光片位于所述第二工作位置时，所述第一滤光片与所述图像感应器错开，以使照射至所述图像感应器的光不经过所述第一滤光片。2.如权利要求1所述的多功能视觉传感器，其特征在于，所述第一工作位置与所述第二工作位置并列设置，所述多功能视觉传感器设置为包括测距模式和视频模式；当所述多功能视觉传感器处于测距模式时，所述第一滤光片位于第一工作位置，所述光源向所述被测空间发射所述结构光，所述被测空间内的障碍物反射所述结构光，被反射的所述结构光经过所述第一滤光片后照射到所述图像感应器，形成所述障碍物的光学图像，所述处理器根据所述光学图像的像素位移、所述光源与所述成像装置的特定位置关系以及镜头的焦距计算所述障碍物到所述光源之间的深度距离；当所述多功能视觉传感器处于视频模式时，所述第一滤光片位于所述第二工作位置，从而使被测空间内的可见光照射至所述图像感应器，在所述图像感应器上形成所述被测空间内的障碍物的光学图像，所述图像感应器将所述光学图像的图像数据传送给所述处理器，所述处理器将所述图像数据处理后发送给其上位机。3.如权利要求1或2所述的多功能视觉传感器，其特征在于，所述滤光片切换组件还包括承载座、设置于所述承载座上的电磁线圈及连接所述滑片和所述电磁线圈的拨杆，所述滑片设置于所述承载座上，当所述电磁线圈有电流通过时，所述电磁线圈带动所述拨杆移动，所述拨杆带动所述滑片滑动。4.如权利要求3所述的多功能视觉传感器，其特征在于，所述滑片上还设置有与所述第一滤光片并列的通孔，当所述第一滤光片位于所述第二工作位置时，所述通孔与所述镜头的光轴及所述图像感应器同轴。5.如权利要求1所述的多功能视觉传感器，其特征在于，所述滑片上还设置有第二滤光片，所述第二滤光片安装于所述通孔，所述第二滤光片是透明玻璃片或用于截止红外光的滤光片。6.一种移动机器人，所述移动机器人包括机器人主体及设置于所述机器人主体上的中央处理模块，其特征在于，所述移动机器人还包括权利要求1所述的多功能视觉传感器，以及显示模块，所述多功能视觉传感器及所述显示模块均与所述中央处理模块通信连接，所述移动机器人设置为具有导航模式和监控模式；当所述移动机器人启动导航模式时，所述第一滤光片位于所述第一工作位置，所述多功能视觉传感器的所述处理器将所述图像数据及所述障碍物的深度距离发送至所述中央处理模块，以使所述中央处理模块构建所述被测空间的环境地图并为所述移动机器人导航；当所述移动机器人启动监控模式时，所述第一滤光片位于所述第二工作位置，所述多功能视觉传感器的所述处理器将所述图像数据传输给所述中央处理模块，所述中央处理模块将所述图像数据转换为视频信号，并将所述视频信号传输给所述显示模块，所述显示模块用于显示所述被测空间的视频。7.如权利要求6所述的移动机器人，所述多功能视觉传感器设置为包括测距模式和视频模式，当所述移动机器人启动导航模式时，所述多功能视觉传感器处于测距模式，当所述移动机器人启动监控模式时，所述多功能视觉传感器处于视频模式；当所述多功能视觉传感器处于测距模式时，所述第一滤光片位于第一工作位置，所述光源向所述被测空间发射所述结构光，所述被测空间内的障碍物反射所述结构光，至少部分被反射的所述结构光经所述第一滤光片过滤后照射到所述图像感应器，形成所述障碍物的光学图像，所述处理器根据所述光学图像的像素位移、所述光源与所述成像装置的特定位置关系以及镜头的焦距计算所述障碍物到所述光源之间的深度距离；当所述多功能视觉传感器处于视频模式时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋章军，刘鬯，
申请(专利权)人：深圳悉罗机器人有限公司，深圳市银星智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44