[发明专利]基于视觉的家庭机器人

权利要求书

1.一种基于视觉的家庭机器人，其特征在于，包括：

前端显示模块，其对机器人的运行轨迹进行实时显示，并通过触摸面板可对机器人进行人工控制；

还包括后台模块，其包括距离检测模块，根据实时获取的图像以及距离感应信息对机器人所处位置及与障碍物之间的距离进行实时检测，并传输至处理器中；还包括线路建立模块，其根据家庭实际空间设立机器人的路线，并存储；还包括行走模块，其控制机器人行走；转向模块，其控制机器人转向；线路存储模块，其内存储有所述线路建立模块设定的机器人行走线路，机器人根据该预设的行走路线行走及转向；还包括校准模块，其根据机器人实时行走情况，调整所述线路建立模块设定的路线；

所述线路建立模块内设置线路函数F(Di，t，A，Z，S)，其中，D表示机器人实时出发位置，通过D1表示第一出发地的第一条线路，D2表示第二出发地的第二条线路，依次类推；t表示对应的线路的行走时间，A表示对应线路的从出发位置到终点位置的距离函数；Z表示线路的成功率，突发出现障碍物的概率，S表示该线路通信服务器组通信效率，其值小于1；

所述距离检测模块采用视觉传感器对当前位置以及障碍物形状进行采集，其在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析；所述视觉传感器通过使机器人旋转360°获取周围图像信息，机器人在特定位置获取第一障碍物、第二障碍物、第三障碍物以及墙体的图像信息，通过将上述至少四组图像信息与预存的各个角度的障碍物信息进行比对计算，获取机器人实时位置信息；在确定机器人的初始位置信息后，线路建立模块通过初始位置与终点位置之间的线路，确定线路函数F(Di，t，A，Z，S)，选择最优的行走线路。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的家庭机器人，其特征在于，所述机器人将家庭空间划分为第一空间、第二空间、第三空间，三个空间顺次连续，设定坐标原点，以其中某个空间的中心或者边角作为坐标原点，首先标定障碍物的位置及形状尺寸，在第一空间内标定第一障碍物的位置Q1，标定第一障碍物的边缘尺寸函数f1，则在确定的某位置作为不能通行的线路；根据各个障碍物确定的不能通行的路线，确定相应的可选择路线，设定连续的区域内的各个路线。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的家庭机器人，其特征在于，对应线路从出发位置到终点位置的距离函数A在设定时，A(L，v，W，J)，L表示直线行走的距离，v表示直线行走的速度，W表示转向的次数，J表示转向的角度，设定第一障碍物为圆形，实现一次转向完成线路设定；设定第二障碍物为矩形，其转向次数为1-2次，在其中一个角转向时，设定转向次数为1次，在其中两个角需要转向时，设定转向次数为2次；对于多边形边数为N，则转向次数最多为N/2次。

4.根据权利要求1所述的基于视觉的家庭机器人，其特征在于，所述处理器设定图像对比信息与机器人位置信息的对比函数G(Q，E)，其中，Q对应机器人的位置信息，E对应机器人的图像灰度值E，通过将不同灰度值与相应的位置Q对应，实时获取的图像图谱灰度值信息为E，预设距离Q0对应的图像图谱灰度值信息为E0，将实际灰度值E与预设灰度值E0进行比较，获得实际距离Qi：

Qi＝(QxE/E0) (1)

其中，设定对应的灰度值与距离值按照预设的正相关关系进行确定，基于该算法得出对应的一组相对位置信息；按照上述进行计算，获取机器人相对于第一障碍物、第二障碍物、第三障碍物以及墙体的相对位置信息Q1、Q2、Q3、Q4，通过计算获取机器人的实时位置信息Q。

5.根据权利要求4所述的基于视觉的家庭机器人，其特征在于，所述处理器在获取实时位置信息时，获取每个相对位置信息的x轴方向参量QiX＝Qix cosa_i,a_i表示对应的每个相对位置Qi信息在坐标系中沿x轴方向的夹角，Qix sina_i表示对应的每个相对位置Qi信息在坐标系中沿x轴方向的投影长度；分别为a1、a2、a3、a4，因此，机器人的实时水平位置为QX＝(Q1x+Q2x+Q3x+Q4x)/4。