[发明专利]一种仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法

权利要求书

1.一种仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法，其特征在于，

所述仿人机器人，其头部具有俯仰和偏转两个自由度，且该头部包含有至少一个摄像头，该摄像头随头部旋转共同运动，用于拍摄仿人机器人身体前方、左侧和右侧的场景图像；所述仿人机器人身体前部的左、右两边各有一组用于测距的声呐传感器；

所述迷宫，包含墙壁、道路、路口和标记物；所述墙壁，其转角均为直角，墙壁表面颜色为纯色；所述路口，包括“L”型路口、“T”型路口、封闭型路口、长直线通道和无法识别型；所述标记物，为具有圆形轮廓的贴纸，贴纸表面绘制有特殊图案，并张贴在“T”型路口的地面上；

所述迷宫的特征，用于迷宫环境的自动化识别，包括墙壁与道路间的边界线和标记物轮廓；其中，仿人机器人左侧的墙体与道路间的边界线为左边界线，仿人机器人右侧的墙体与道路间的边界线为右边界线，仿人机器人前方的墙体与道路间的边界线为前边界线；左边界线、右边界线和前边界线均为边界线特征；

所述迷宫特征识别和行走方法，具体步骤如下：

步骤一，仿人机器人头部的摄像头采集图像；

步骤二，仿人机器人对采集到的图像信息进行图像处理与图像特征提取，其过程包括边缘检测、圆检测、直线检测和直线拼接，进而识别得到迷宫的特征；

步骤三，仿人机器人依据迷宫的特征，识别路口类型；

步骤四，仿人机器人依据路口类型和行走策略，通过当前路口。

2.根据权利要求1所述的仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为：若步骤二识别得到的图像特征包含圆形轮廓，则认为前方路口为“T”型路口，若该图像特征仅包含边界线特征，则按如下方法识别路口类型：

若左边界线、右边界线和前边界线都存在，则路口类型为封闭路口；

若仅存在左边界线和前边界线，或者仅存在右边界线和前边界线，则路口类型为“L”型路口；

若仅存在左边界线和右边界线，则路口类型为长直线通道；

若仅存在左边界线或右边界线，则无法判断路口类型，即认为此时路口类型为无法识别型。

3.根据权利要求1所述的仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法，其特征在于，所述步骤四中的行走策略包括长直线通道策略、“L”型路口策略、封闭路口策略、“T”型路口策略、偏航矫正策略；所述的行走策略中需调用声呐校正算法和墙体识别图像算法；

若路口类型为长直线通道，则执行长直线通道策略；所述长直线通道策略，即仿人机器人处于道路中央，继续前行；

若路口类型为“L”型路口，则执行“L”型路口策略；所述“L”型路口策略，即仿人机器人行走至道路转角处时，为避免过早或过晚转弯造成仿人机器人与墙壁接触，以及避免转弯后仿人机器人与墙壁过于接近，调用声呐校正算法使得仿人机器人身体正对于前方墙壁并保持安全距离，为后续的行走转向动作提供尽量充足的空间，接着仿人机器人向左向右转动头部，使用其头部的摄像头拍摄采集身体左右两侧的场景图像，通过墙体识别图像算法判断出无墙壁一侧，控制仿人机器人身体向无墙壁一侧转弯行走90度角，以通过“L”型路口；

若路口类型为封闭路口，则执行封闭路口策略；所述封闭路口策略，即边界线特征识别到前边界线后，调用声呐校正算法使得仿人机器人身体正对于前方墙壁并保持安全距离，再通过墙体识别图像算法判断出左右两侧均有墙壁，控制仿人机器人直接转动180度反向离开封闭路口；

若路口类型为“T”型路口，则执行“T”型路口策略；所述“T”型路口策略，即识别到标记物轮廓后，计算当前时刻仿人机器人头部与标记物圆形轮廓圆心间的水平张角和垂直张角，基于该张角信息调整仿人机器人身体姿态，使仿人机器人头部和躯干指向标记物的圆形轮廓圆心，进而计算仿人机器人在地面的投影与标记物间的距离，控制仿人机器人走至标记物的正上方，随后应用摄像头分别拍摄仿人机器人正前方、左侧、右侧的场景图像，通过墙体识别图像算法分辨出正前方是否为有墙壁，若有则向右转动，反之继续前行；

若路口类型为无法识别型，则执行偏航矫正策略；所述偏航矫正策略，即若当前的边界线特征只有左边界线，则仿人机器人向右小角度转动运动，若只有右边界线则向左小角度转动，以使得仿人机器人保持在道路中央行走。