[发明专利]一种仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法

说明书

本发明公布了一种仿人机器人的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。本方法利用视觉，声呐和少数标记物信息，获取机器人在迷宫中的相对位置信息，并识别出迷宫中的路口类型，根据不同的路口类型制定了相应的行走策略，使仿人机器人成功通过路口并实现迷宫导航，并实现在行走出现偏移时的方向校准。

技术领域

本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法。

背景技术

迷宫解谜是古老而富有趣味的问题。随着机器人技术的不断发展，仿人机器人走迷宫这一问题因兼具科研、竞技、展示意义，而受到越来越多的关注。

轮式小车等移动机器人走迷宫，或在未知室内环境中移动导航已被普遍研究，并已取得了大量公开成果。尽管移动机器人普遍依赖摄像头、声呐等感知环境并进而实现迷宫探索，但具有仿人形外观和动作的仿人机器人走迷宫则与轮式小车有较大不同。这是因为仿人机器人的行走依赖双腿，而双腿行走由于摩擦与碰撞，相比轮式小车更易产生前进方向偏移，且行走过程中身体的摇摆会影响到传感器准确感知环境。从安全的角度，若仿人机器人在行走过程中与迷宫中的墙壁发生碰撞，易导致机器人跌倒并导致迷宫解密任务失败，因此相比轮式小车，仿人机器人走迷宫应避免与墙壁发生碰撞。

迷宫场景中，路口特征相似度高且叉路较多，而仿人机器人所存在的上述问题导致任务难度大。因此，在迷宫中提前布置若干用于辅助识别场景的标记物，是不显著降低迷宫解谜难度但将提升机器人迷宫任务成功率的一类处理方法。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种仿人机器人的迷宫特征识别和行走方法，针对仿人机器人在包含标记物的迷宫中的解谜问题，该方法可识别通用迷宫中的路口类型，根据路口类型切换行走策略，使仿人机器人在迷宫场景中安全的自主行走。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种仿人机器人的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。

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：