[发明专利]一种子弹跳机器人的回收系统及回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及多机器人系统、弹跳机器人、传感器技术领域，特别涉及一种基于子母机器人动态协作的子弹跳机器人位姿识别方法。

背景技术

微型传感器技术和节点间的无线通信能力赋予了无线传感器网络巨大的应价值，目前已被广泛应用在军事侦查、现代农业等领域。传感节点通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，人工部署有一定难度，若由空中机器人向地面抛撒，则落地点具有很大随机性。使用多个携带传感节点的移动机器人作为移动传感节点可以解决这一问题。多个微型移动机器人组队在空间狭小环境中完成信息采集、环境监测、临时搭建移动网络等任务。在地震等灾后崎岖环境中地面破裂，建筑物倒塌，轮式和履带式机器人很难进入现场搜索生命信息，而微型弹跳机器人可以依靠自身跳跃运动越过障碍物进入废墟。专利CN201210003779.3提出一种微型弹跳机器人的单电机驱动自复位、起跳方向和起跳角度调节机构，可以实现连续弹跳运动功能，但相比之下微型弹跳机器人运动效率低下，续航时间短，无法长时间、长距离连续工作，因此有必要与轮式或其它运动方式的搭载机器人结合。搭载机器人将多个微型弹跳机器人运送至目的地点附近，微型弹跳机器人则四处散开去执行指定任务。然而由于微型弹跳机器人的传感与控制资源有限性及弹跳运动的地面非连续性，在完成任务后微型弹跳机器人的回收问题是一个关键难点。

专利CN201310516094.3提出一种基于母机器人视觉的子机器人入舱方法，其依靠母机器人视觉采集子机器人侧面和后面上的静态图案，从而可以决策指导子机器人入舱，但该专利主要采用静态图案作为标识。

发明内容

发明所要解决的技术问题是针对微型弹跳机器人传感节点回收难题，而提供一种子弹跳机器人方位快速检测及快速调整，从而能及时有效的回收子机器人的系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种子弹跳机器人的回收系统，包括：设置在母机器人上的图像采集装置、测距传感器、图像处理模块、方位识别单元、母控制单元以及无线通信网关，设置在子弹跳机器人上的标识、无线通信节点以及子控制单元，其特征在于：所述标识为圆形且两个面具有不同的视觉特征，在所述标识上还连接有一控制所述标识转动的伺服电机；所述图像采集装置用于识别所述子弹跳机器人上的标识；所述测距传感器用于测量子弹跳机器人距母机器人的距离；所述图像处理模块对所述图像采集装置采集的标识形状进行处理得到椭圆圆心坐标、椭圆横轴以及椭圆纵轴，并对标识颜色信息进行处理，得到表面视觉特征；所述方位识别单元，根据所述图像处理模块处理得到椭圆圆心坐标识别所述子弹跳机器人在所述图像采集装置采集区域的位置可以得到子弹跳机器人相对于母机器人的方位系数；所述方位识别单元还可以根据所述图像处理模块处理得到椭圆横轴、椭圆纵轴，以及表面视觉特征识别所述母机器人相对于子弹跳机器人的方位角；所述母控制单元根据所述方位识别单元得到的方位系数控制所述母机器人调整方位并使所述子弹跳机器人正对所述图像采集装置采集区域中央位置；所述无线通信网关用于将所述方位识别单元得到的方位角信息发送给所述子弹跳机器人；所述无线通信节点用于接收母机器人无线通信网关发出的方位角信息；所述子控制单元根据所述无线通信节点接收的方位角控制所述子弹跳机器人的航向，使子弹跳机器人正对所述母机器人。

所述视觉特征为颜色或亮度。

本发明子弹跳机器人头部近似为一个长方体块，头部顶端装有一个圆盘形颜色亮度均可调的标识，可在步进电机驱动下绕竖直轴做360°旋转；为了视觉区分，标识圆盘的正反两面颜色设置不同，用于被母机器人检测识别。

本发明回收系统，安装在母机器人尾部的图像采集装置正对着母机器人的后方，安装在子弹跳机器人头部的标识正面朝向子弹跳机器人的正前方，标识圆面与子弹跳机器人的前端面平行，并定义标识圆面靠近子弹跳机器人前端面的一侧即正面的颜色为颜色一，另一侧即反面的颜色为颜色二；子弹跳机器人位于母机器人周围任何一个地方，并且其航向角任意。

所述图像采集装置为彩色摄像头，所述测距传感器为红外深度摄像头。

一种子弹跳机器人的回收方法，包括以下步骤：

步骤1：所述母机器人原地慢速旋转自身航向角，并从图像采集装置产生的视频流截取图像序列；

步骤2：所述母机器人的图像处理模块实时对步骤1截取的图像序列进行解析，当图像中出现子弹跳机器人2的标识时，母机器人停止转动，并利用圆形标识具有的圆形或椭圆形形态特征得到标识椭圆形形态下的4个参数x,y,a,b，其中x,y为椭圆圆心坐标，a为椭圆横轴，b为椭圆纵轴；