[发明专利]一种便携式助餐机器人的控制方法

说明书

本发明设计了一种便携式助餐机器人的控制方法，该方法基于人脸识别定位和止动触发模式。助餐机器人识别使用者嘴部位置：采用双目摄像头成像、点标定的方法测距。由此得到嘴的空间位置。助餐机器人识别使用者意图：检测老人是否在点头，点头即启动机械臂；摇头，执行单元停止工作，并排除因晃动等其他情况产生的干扰。依照以上技术实现低成本，较高效的定位方式。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是机器人控制领域，是基于面部识别和双目测距的控制方法。

背景技术

空巢老人的生活自理能力弱是现在社会亟待解决的问题。约900万空巢老人有进食困难。

针对老年人设计的助餐机器人有很大的市场需求。助餐机器人能增强老人的自我照顾能力，减少其心理压力，减轻子女负担。考虑经济因素，助餐机器人应经济实惠；考虑其文化程度，助餐机器人应该操作简单。

发明内容

本发明设计了一种便携式助餐机器人的控制方法，该方法基于人脸识别定位和止动触发模式，以解决上述背景技术中提到的经济问题和操作问题。

一种便携式助餐机器人的控制方法，其特征在于，该系统包括：摄像头组、止动触发系统。

所述摄像头组采集到图像，识别人脸，将人脸的下半部分作为感兴趣区域，再进行嘴部的识别。

优选的，嘴部识别后利用双目测距原理，首先采用张正友标定法，之后结合人眼视差原理定位嘴部位置。

所述止动触发系统基于对人眼睛的识别，通过检测人眼睛在单位时间内移动的距离及频率，判断老人是否在摇头，当检测到老人摇头，执行单元停止工作。

本发明在具备高识别精度的同时，其硬件成本低廉；老人可以通过点头摇头选择进食与否，操作简单。

附图说明

图1为本发明的系统架构图。

图2为双目定位流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于设计一种新型控制方法，并提供一种新型的人机交互方式，以解决上述背景技术中提到的问题。

本发明提供一种技术方案，助餐机器人识别使用者意图：检测人眼睛在单位时间内移动的距离及频率，判断老人是否在点头，点头即启动机械臂；当检测到老人摇头，执行单元停止工作，并排除因晃动等其他情况产生的干扰。为实现该功能，程序设计原理如下：先对人脸进行标定，标定眼睛的位置和眼球的位置。之后列出位置坐标矩阵和平移矩阵，利用矩阵变换判断眼球移动位姿。仅平行移动且左右极限距离大于4mm为有效数据，其它均判定为干扰。餐盘中有三种菜品，判断眼球左移，即向左切换菜品；眼球右移即向右切换菜品。

本发明提供一种技术方案，助餐机器人识别使用者嘴部位置：先将摄像头采集到的图像消除畸变，要计算目标点在左右两个视图上形成的视差，首先要把该点在左右视图上两个对应的像点匹配起来。为了减少匹配搜索范围，我们可以利用极线约束使得对应点的匹配由二维搜索降为一维搜索。之后进行双目校正，其作用就是要把消除畸变后的两幅图像严格地行对应，使得两幅图像的对极线恰好在同一水平线上，这样一幅图像上任意一点与其在另一幅图像上的对应点就必然具有相同的行号，只需在该行进行一维搜索即可匹配到对应点。

双目摄像头采用与人眼相似的测距原理。人眼能够感知物体的远近，是由于两只眼睛对同一个物体呈现的图像存在差异，也称“视差”。物体距离越远，视差越小；反之，视差越大。视差的大小对应着物体与眼睛之间距离的远近，由此得到嘴的空间位置。

本发明通过双目测距实现深度信息定位，之后利用相机内置的参数判读嘴部位置的坐标。先得出每个摄像头的内部参数，还需要通过标定来测量两个摄像头之间的相对位置(即右摄像头相对于左摄像头的平移向量t和旋转矩阵 R)，利用投影矩阵的矩阵变换得出深度位置的立体坐标。