[发明专利]一种用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法

说明书

本申请公开了一种用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法，包括以下步骤：通过安装在外骨骼机器人上的图像采集模块采集外骨骼机器人前进方向的路面环境图像，以得到第一环境图像；将第一环境图像输入基于Faster R‑CNN网络的楼梯识别系统，做首次楼梯识别。将第一环境图像进行灰度化处理，以得到第二环境图像；将第二环境图像输入基于canny算子和霍夫变换算法的直线识别系统，做二次楼梯识别。最后通过测距模快测量距离，采用测量值和阈值比较法判断楼梯环境具体为下行楼梯还是上行楼梯。该用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法可有效提升外骨骼机器人对楼梯判断的准确率。

技术领域

本申请一般涉及外骨骼环境感知领域，尤其涉及一种用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法。

背景技术

外骨骼机器人也称可穿戴机器人，是一种可穿戴在操作者身上，以提升操作者行动便利性的装置，现已广泛应用于医疗领域、军事领域及其他相关领域中。由于外骨骼机器人的使役环境复杂多样，包括平地行走、上下楼梯、上下斜坡和避障等，其中上下楼梯为最常见的一种使役环境，外骨骼机器人对上下楼梯判断的准确将直接影响外骨骼机器人的有效性和实用性。但当前基于视觉的目标识别方法，仅适用于识别生活中常见物体，当将其用于外骨骼机器人对于上下楼梯的判断时，由于需要判断的楼梯样式多，识别时受图像质量影响等因素，导致外骨骼机器人对上下楼梯判断的准确率较低。因此，如何提升外骨骼机器人对上下楼梯判断的准确率已成为本领域中亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可提升外骨骼机器人对上下楼梯判断的准确率的用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法。

具体技术方案如下：

本申请提供一种用于外骨骼机器人使役环境中楼梯识别方法，包括以下步骤：

通过安装在外骨骼机器人上的图像采集模块采集外骨骼机器人前进方向的路面环境图像，以得到第一环境图像；

将所述第一环境图像输入楼梯识别系统，以得到第一楼梯识别分数，其中所述楼梯识别系统利用经训练和测试得到的楼梯识别模型，得出所述第一楼梯识别分数；

将所述第一楼梯识别分数与第一设定分数进行比较；

当所述第一楼梯识别分数大于所述第一设定分数时，将所述第一环境图像进行灰度化处理，以得到第二环境图像；

将所述第二环境图像输入直线识别系统，以得到第二楼梯识别分数；

对所述第一楼梯识别分数和第二楼梯识别分数进行加权求和，以得到第三楼梯识别分数；

将所述第三楼梯识别分数与第二设定分数进行比较；

当所述第三楼梯识别分数大于所述第二设定分数时：

通过安装在外骨骼机器人上的测距模块测量得到测量距离，所述测量距离为测距模块和与其测距端正对的路面的距离；

将所述测量距离与设定距离进行比较；

当所述测量距离大于所述设定距离，判定当前路面环境为下行楼梯；

当所述测量距离小于所述设定距离，判定当前路面环境为上行楼梯。

可选的，所述楼梯识别模型通过以下步骤训练得到：

采集若干构图中包含有楼梯的第一图像，所述第一图像中的楼梯样式不同，和/或背景环境也不同；

对各所述第一图像中的楼梯部分划分为一类，并分别进行标注，以得到标注后生成的各第二图片；

利用各所述第二图片对所述Faster R-CNN网络进行训练和测试，以生成所述楼梯识别模型。