[发明专利]一种基于视觉的服务机器人平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人平台，具体涉及一种基于视觉的服务机器人平台，属于服务机器人技术领域。

背景技术

目前从事服务机器人产业的各个单位大都还是处于产业发展初期，处于研发平台或者样机阶段，重复性劳动非常多，没有形成具有鲜明特色的服务机器人产品；从成果应用上看，服务机器人主要以吸尘器机器人和教育平台为主，这些现有的服务机器人存在控制方式单一、操作不方便、不灵敏等严重的问题；此外，国内市场上缺乏这种具有自动跟随主人的服务机器人，也缺乏具有自动跟随拍摄功能的机器人平台。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于视觉的服务机器人平台，通过设置电脑主机模块、自动避障模块、视觉识别模块、数字摄像模块、遥控维护模块和散热模块，实现移动物体目标追踪，及机器人的自动跟随和拍摄功能；且可通过网络连接管理及维护本机器人。

本发明的基于视觉的服务机器人平台，包括机械结构；所述机械结构上安装有电脑主机模块、自动避障模块、视觉识别模块、数字摄像模块、遥控维护模块和散热模块；

所述机械结构包括鼓形箱体和底盘；

所述鼓形箱体顶部安装有可旋转调节的机械臂；所述机械臂其末端连接有夹具；所述鼓形箱体内部由下至上依次设置有第一至第三层平台，且每层平台由连接杆连接并支撑；所述底盘上安装有两大轮和两小轮；两所述大轮分别通过联轴器连接一直流无刷电机；所述底盘上开设有多个通风孔；底盘的前后位置对称设置了两个小轮，两小轮不设动力源，把本发明的机器人平放在地面时，恰好四个轮子能同时着地；机器人的移动由两大轮带动两小轮移动，从stm32单片机的数字引脚(PA6、PA7引脚)输出相同频率且相同正占空比的PWM脉冲，控制两大轮等速转动，实现直线行走；通过stm32单片机的数字引脚输出相同频率但不同正占空比的PWM脉冲，使两大轮之间产生差速，实现机器人的360°旋转移动；

所述电脑主机模块包括电脑主机和stm32单片机；所述电脑主机引出USB线且通过USB转TTL串口模块连接至stm32单片机；所述电脑主机设置于第一层平台和第二层平台之间；

所述自动避障模块由三个超声波传感器、一温度计及一arduino单片机组成；所述超声波传感器其信号端及温度计其信号端分别与arduino单片机电连接；所述arduino单片机与stm32单片机通过通信接口电连接；通过对arduino单片机的编程，实现超声测距，由LM35温度计测温，用温度算出音速，再根据音速算出三个方向上的障碍物距离，当某个方向上的测距值小于预设的避障有效距离值(有效避障距离设置为10cm)，arduino单片机将向stm32单片机发送避障指令，stm32单片机将输出相适应的PWM脉冲来控制两个大轮的转向，绕开障碍物行走；

所述视觉识别模块包括一kinect视觉体感器；所述kinect视觉体感器设置于鼓形箱体顶部的正前方位置；所述kinect视觉体感器通过USB连接线与电脑主机电连接；基于Kinect for Windows SDK平台开发,通过编程实现，Kinect视觉体感器前方将会扫描到一个跟踪区域(前方宽0.4米，长0.8米，高0.4米的立方体)，这个跟踪区域是由深度摄像头决定的，在这个跟踪区域内，Kinect SDK里的程序将会计算前方有效区域内的物体的形状中心，然后将其与程序设定的跟踪中心进行比较，物体形状中心的距离正向变远，电脑主机将通过USB转TTL串口模块，向stm32单片机发送前进的字符命令；从stm32单片机的数字引脚(PA6、PA7引脚)输出相同频率、相同正占空比且正占空比被放大的PWM脉冲，进而驱动两个直流无刷电机带动两个大轮同步前进，直到物体的形状中心与程序设定的跟踪中心吻合，机器人停止前进；当物体形状中心的距离发生右偏移，stm32单片机的数字引脚输出相同频率但不同正占空比的PWM脉冲，触发与大轮连接的左侧的直流无刷电机的PWM脉冲的占空比要比触发左侧的直流无刷电机的PWM脉冲的占空比大，实现左大轮速度比右大轮速度大，机器人往右边旋转，当物体的形状中心与程序设定的跟踪中心出现在同一直线上，Kinect再根据物体形状中心的距离正向变远或正向靠近，从stm32单片机的数字引脚(PA6、PA7引脚)输出相同频率、相同占空比的PWM脉冲，进而驱动两个直流无刷电机带动两个大轮同步前进或者后退；