[实用新型]基于距离测量的人体自动跟随装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能控制领域，尤其是一种基于距离测量的人体自动跟随装置。

背景技术

如何自动跟随是一个有实用价值的问题。机器人技术中一个关键点是让机器人跟随人移动。无人驾驶汽车中一个关键技术是后车跟随前车行驶。一些智能行李箱也需要解决自动跟随问题。常用的自动跟随技术是通过无线测量和几何定位来完成，如蓝牙定位。其需要一套定位装置和若干个定位器，当定位装置和定位器处于一定距离范围内，定位装置测量各定位器间距离，通过几何方法计算出人与物体的位置关系，控制动力装置，实现自动跟随。缺点是定位精度不够，误差较大；人需要携带定位器，且需跟物体保持在一定范围内，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足，而提供了一种不需要携带任何定位设备就能实现人体自动跟随。

实现本实用新型目的的具体技术方案是：

一种基于距离测量的人体自动跟随装置，特点是它包括承载板、车轮、驱动电机、控制模块、测距装置及支架，所述承载板底部设有数个车轮，车轮带有独立的驱动电机，驱动电机与控制模块连接，控制模块设置于承载板上；测距装置安装在支架上并与控制模块连接，支架安装在承载板前端。

所述测距装置由数个测距传感器并联，数个测距传感器处于同一个平面且按一条直线排列。

所述测距传感器为超声波距离传感器。

所述控制模块为单片机。

所述控制模块为FPGA。

所述驱动电机为步进电机。

所述支架高度可调整。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下优势：

跟随简单有效。采用超声波测距装置测量支架与人腰部或腹部之间的距离，将距离信息传送到控制模块，然后控制模块对信息进行处理，再直接对各个车轮发出指令，控制每个车轮的驱动电机的运转速度和方向，保证距离始终在设定的阈值范围，实现人体跟随。本实用新型不需要人体主动参与控制，不需要携带任何定位器和定位装置，更加方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为人体在本实用新型正前方行走时测距装置进行距离测量的示意图；

图4为人体在左转时测距装置对人体腰部或腹部进行距离测量的示意图；

图5为人体在右转时测距装置对人体腰部或腹部进行距离测量的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

参阅图1-2，本实用新型包括承载板1，该承载板1在底部分布有数个车轮2，每个车轮2均带有一个独立的驱动电机3，驱动电机3为步进电机，驱动电机3与控制模块4相连接，控制模块4还与测距装置5相连接，测距装置5位于支架6上、控制模块4和驱动电机3分别置于承载板1的前端和底部。

本实用新型支架6的垂直高度是可以调节的。当人体的高度存在差异时，保证测距装置5测量其与人体腰部或腹部距离。

测量腰部是人在前，本实用新型在后；测量腹部是人在后，本实用新型在前。

实施例

在本实施例中，驱动电机3的数量为3个，每个驱动电机3对应一个车轮2。

测距装置5包含超声波传感器的数量为4个或者4个以上，且呈直线型分布。传感器数量越多，精度越高。

本实施例的工作过程如下：

超声波传感器呈直线型且均匀分布，测量前方人体的腰部或腹部到该装置的距离信息S1,S2,S3,S4。控制模块4对该信息做出处理，给每个带驱动电机3的车轮2发出指令，控制车轮的转速与方向。

参阅图3，当直线行走时，计算S1，S2，S3，S4两两差值，当差值的绝对值小于阈值（如2cm），由此判断人体是在直线行走。当人与本实用新型速度不匹配，S1，S2，S3，S4变大或变小。但通过控制模块4对各个驱动电机发出调整运转速度和运转方向的指令，调速，保证S1，S2,S3,S4在一个阈值（如30cm），就实现跟随。

参阅图4-5，当左转弯行走或右转弯行走时，斜线表示转弯时腰部与传感器距离发生变化的情况。S1，S2，S3，S4的值之间存在图示线性关系，通过控制模块4计算斜线相对于传感器所处直线的斜率，即计算了人体转弯时的转角。然后对各个驱动电机3发出调整运转速度和运转方向的指令，调整本实用新型角度。保证S1，S2，S3，S4在一个阈值（如30cm），实现了转弯跟随。

本实用新型具有结构简单，轻巧，容易加工成型，应用广泛等特点，采用超声波测距装置测量支架与人体的距离，将距离信息传送到控制模块，然后控制模块对信息进行处理，再直接对各个车轮发出指令，控制每个车轮的驱动电机的运转速度和方向，从而实现自动跟随。