[发明专利]一种高度方位自适应的服务机器人及适应方法

权利要求书

1.一种高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：包括机器人底盘，设置在机器人底盘 上的机器人升降机身，以及设置在机器人升降机身顶部的机器人头部；所述服务机器人还包 含机器人运动单元、传感单元、无线通信单元及分布式处理器单元；所述分布式处理器单元 包括主控系统处理器、感知系统处理器和运动驱动处理器，所述机器人运动单元与所述运动 驱动处理器电连接，所述传感单元与所述感知系统处理器电连接，所述无线通信单元与所述 主控系统处理器电连接。

2.根据权利要求1所述的高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：所述机器人运动单 元包含设置在机器人底盘的底部运动单元，设置在机器人升降机身内的高度升降单元、设置 在机器人头部的头部旋转单元和头部俯仰单元。

3.根据权利要求2所述的高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：所述高度升降单元， 包括竖直升降功能和旋转升降功能，机器人升降机身两端分别与机器人底盘以及机器人头部 转动连接，通过控制机器人升降机身与机器人头部之间的角度实现头部的俯仰。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：所述传 感单元包含设置在机器人底盘顶部的防碰撞传感单元、设置在机器人升降机身上的竖型阵列 式距离传感单元和竖型阵列式声音方位感知单元、设置在机器人头部的头部环形声音方位感 知单元和图像采集单元。

5.根据权利要求4所述的高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：所述图像采集单元 包括头部俯仰单元上的深度相机或普通相机，以及机器人头顶部的全景相机。

6.根据权利要求4所述的高度方位自适应的服务机器人，其特征在于：所述无线通信单元 与服务器通信连接；和/或所述服务机器人还包括GPS定位模块，可实时获取关联性移动设 备的连续位置信息。

7.一种应用于如权利要求1至6任一项所述高度方位自适应的服务机器人的服务机器人高 度方位自适应方法，其特征在于：包括自适应感知交互者方位的方法、自适应感知交互者位 置的的方法、高度自适应方法；通过传感单元、处理器单元、运动单元相结合，机器人在与 人或环境交互时可自适应感知交互者的方位、位置、高度，并相应作出自适应调整。

8.根据权利要求6所述的服务机器人高度方位自适应方法，其特征在于：自适应感知交互 者方位的方法包括如下步骤：头部环形声音方位感知单元将采集到底所处交互环境的声源信 息传送至感知系统处理器，感知系统处理器通知图像采集单元，与头部旋转单元、底盘运动 单元相联合，对该方位实时采集大角度图像数据，通过人形识别算法，利用背景差分方式， 提取出拥有纯净背景的图像数据，其次将采集的样品图像数据，与人体型、面部轮廓的标准 模板进行匹配，结合抓取人体型与面部的特征点，进行算法分析，从而快速高效的识别出交 互环境的人形或者人脸，通过空间位置夹角运算，分析出交互者与机器人的方位信息，识别 出适宜交互者的方位信息；最后，感知系统处理器将该方位信息传送至运动驱动处理器计算 出交互者与机器人间的方位信息，运动驱动处理器得知方位信息后，将相应姿态调整信息发 送至机器人运动单元，进行相应的动作调整。

9.根据权利要求7所述的服务机器人高度方位自适应方法，其特征在于：自适应感知交互 者位置的的方法如下步骤：通过图像采集处理方法获取到交互者与机器人深度距离信息与人 形关键特征信息，同时利用头部环形声音方位感知单元采集声源信息，辅助判断方位，由运 动驱动处理器分析后，控制机器人运动单元做相应动作调整。

10.根据权利要求7所述的服务机器人高度方位自适应方法，其特征在于：高度自适应方法 包括如下步骤：机器人升降机身上装有竖型阵列式距离传感单元，通过分析每个点位传感器 采集数据的差异，来调整升降机身的高度；或机器人升降机身上装有竖型阵列式声音方位感 知单元，通过分析不同点位采集到的声源信息差异，来调整升降机身高度；或头部俯仰单元 与机器人升降机身的联合驱动下，图像采集单元获取到一个面式或者立方体式图像单元信息， 将该信息送至感知系统处理器单元处理分析，建立空间模型，通过分析坐标内数据差异，人 形特征等，调整升降结构至合适高度。