[发明专利]一种基于手势的移动机器人控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于手势的移动机器人控制方法，主要是将在触屏设备上的手势操作映射为移动机器人、移动机器人上搭载的云台和云台上搭载的摄像机的控制指令，实现利用手势控制移动机器人、云台和摄像机运动的目的，属于移动机器人人机交互控制技术领域。

背景技术

由于环境复杂，系统处理信息能力有限，目前移动机器人主要依靠操作人员手动操作控制。

传统的移动机器人控制方法主要有两种，一种是在控制盒面板上使用操纵杆（或摇杆）结合按键对机器人进行控制。其优点是形象直观，缺点是控制盒体型庞大，影响便携运输及操作使用；另一种是在计算机软件界面上使用按钮结合外接操纵杆（或摇杆）对机器人进行控制。其优点是省去了部分控制盒面板的空间，缺点是操作复杂，无法摆脱对操纵杆的依赖。

因此，传统的移动机器人控制方法，操作难度大，不便于操作人员的携带和运输，因而在对移动机器人直接控制时受到局限。

发明内容

本发明的技术解决问题：针对现有移动机器人控制终端体形庞大、操作复杂的问题，提供一种利用在触屏设备上的手势操作直接控制移动机器人的方法。该方法可以简化控制终端设备，使之便于携带；利用手势控制移动机器人，更加符合人的操作习惯，简化操作，可以让操作人员更加方便的控制移动机器人运动。

本发明基于手势的移动机器人控制方法是在以下硬件载体上实现的：具有触摸显示屏的控制终端设备以及移动机器人。以上硬件的连接方式如图1所示：将在控制终端设备触摸显示屏上的操作映射为移动机器人的运动控制指令，并发送给移动机器人，移动机器人执行该控制指令；移动机器人上搭载的摄像机拍摄环境视频，反馈到控制终端设备显示屏显示，以便操作人员观察操作。

其中，控制终端设备可选用平板电脑。平板电脑作为悉知的触摸输入设备，具有完整的计算机的功能，可以将已编译好的软件在平板电脑上运行，并能实现与机器人的信息交互。

其中，移动机器人可选用轮式或履带机器人，移动机器人上安装两自由度云台和变焦摄像机，云台的俯仰角和偏转角以及变焦摄像机的焦距可通过指令进行控制。

本发明基于手势的移动机器人控制方法，其控制方法流程框图如图2所示，由以下具体步骤实现：

（1）建立移动机器人控制系统，实现为：

（1.1）选择具有触摸功能的计算显示设备作为控制终端设备；

（1.2）控制对象为移动机器人，该移动机器人上搭载的设备至少包括两自由度云台和云台上搭载的变焦摄像机；

（1.3）建立控制终端设备与移动机器人的通讯通道；

（1.4）在控制终端设备上显示摄像机拍摄的视频图像；

（2）建立手势与移动机器人运动状态的映射关系，所述映射关系为：

（2.1）当仅有一个手指触摸屏幕并在屏幕上视频图像的有效显示区域滑动时，如图3所示，手指滑动动作映射为对云台的控制指令，具体为：

（2.1.1）当手指在屏幕上滑动距离超过预定阈值时，开始产生对云台的控制指令；

（2.1.2）手指在屏幕上水平方向和竖直方向的滑动分量分别映射为对云台偏转角和俯仰角的控制。云台偏转角改变方向与手指水平滑动分量方向相同；云台俯仰角改变方向与手指竖直滑动分量方向相同；

（2.1.3）当手指离开屏幕，停止对云台的控制；

（2.2）当仅有一个手指触摸屏幕并在屏幕上视频图像的有效显示区域双击时，如图4所示，云台产生复位动作，回到初始位置；

（2.3）当有两个手指触摸屏幕并在屏幕上视频图像的有效显示区域都产生滑动时，如图5所示，手指滑动动作映射为对摄像机焦距的控制指令，具体为：

（2.3.1）当两个手指在屏幕上的相对距离变化超过预定阈值时，开始产生对摄像机焦距的控制指令；

（2.3.2）当两手指相对距离增加时，即两手指分离运动时，表示对当前图像进行放大操作，控制摄像机焦距增加以拉近观察；

（2.3.3）当两手指相对距离减小时，即两手指相向运动时，表示对当前图像进行缩小操作，控制摄像机焦距变小以增加观察视野；

（2.3.4）当两手指停止运动或离开屏幕时，停止对摄像机焦距的控制；

（2.4）当有两个手指触摸屏幕，但只有一个手指在屏幕上视频图像的有效显示区域产生滑动而另外一手指静止不动时，如图6所示，手指滑动动作映射为对移动机器人的运动控制指令，具体为：