[发明专利]基于物联网技术的手势控制玻璃窗清洁装置

摘要

本发明涉及基于物联网技术的手势控制玻璃窗清洁装置，它包括手势控制设备和执行设备；手势控制设备包括CMOS红外摄像头，红外线摄影机，微控制器和无线发射模块；执行设备包括无线接收模块、信号处理控制模块、左轮电机驱动控制器、右轮电机驱动控制器和真空泵驱动器，还包括车架和设置在车架两侧的一对左，右车轮，驱动一对左，右车轮的左轮电机和右轮电机。该玻璃窗清洁装置一方面将减轻人们清洁玻璃窗的工作量，特别是对室外玻璃窗的清洁，避免了高空清洁玻璃窗的危险；另一方面通过手势智能控制玻璃窗清洁装置对玻璃窗的清洁，按照人的意愿控制清洁区域，解决了现有清洁工具清洁效率低的问题，着实的让清洁玻璃窗的负担变为一种智能的轻松的享受。

主权项

基于物联网技术的手势控制玻璃窗清洁装置，其特征在于：包括手势控制设备和执行设备；所述手势控制设备包括CMOS红外摄像头(41)，红外线摄影机(42)，微控制器(43)和无线发射模块(44)；所述CMOS红外摄像头(41)发出人眼看不见的class1雷射光，将雷射光均匀分布投射在测量空间中形成多个散斑，再通过红外线摄影机(42)记录下测量空间中的每个散斑，获得原始资料，并将该原始资料传送至微控制器(43)；所述微控制器(43)对接收到的原始资料采用骨骼追踪的算法先将其转换成人体姿势图像，然后再生成控制信号，通过无线发射模块将该控制信号发送到执行设备；所述执行设备包括无线接收模块(51)、信号处理控制模块(52)、左轮电机驱动控制器(53)、右轮电机驱动控制器(54)和真空泵驱动器(55)；所述无线接收模块(51)用于接收手势控制设备中发出的控制信号；所述信号处理控制模块(52)将无线接收模块接收到的控制信号进行运算处理，生成左轮电机控制信号、右轮电机控制信号以及真空泵控制信号；所述左轮电机驱动控制器(53)的输出端连接左轮电机(32)，所述左轮电机驱动控制器(53)用于接收信号处理控制模块发出的左轮电机控制信号并控制左轮电机(32)工作；所述右轮电机驱动控制器(54)的输出端连接右轮电机(33)，所述右轮电机驱动控制器(54)用于接收信号处理控制模块发出的右轮电机控制信号并控制右轮电机(33)工作；所述真空泵驱动器(55)的输出端连接有真空泵(34)，所述真空泵驱动器(55)用于接收信号处理控制模块发出的真空泵控制信号并控制真空泵(34)工作；所述执行设备还包括车架(10)和设置在车架(10)两侧的一对左，右车轮；工作时车架朝向玻璃的侧面为工作面(20)，背对玻璃的侧面为驱动件安装面(30)；所述驱动件安装面(30)上设有左轮电机、右轮电机和真空泵(34)；工作面(20)上设有吸附结构和凸块，所述凸块上设有清洗构件，所述凸块距工作面的高度大于吸附盘盘口距工作面的高度；所述吸附结构包括真空泵，吸附盘和电磁阀，吸附盘的吸气口与真空泵的抽气口连通，电磁阀的控制线圈与信号处理控制模块的真空泵控制信号输出端连接，电磁阀的触点连接在真空泵驱动器的驱动信号输入端；所述骨骼追踪的算法包括如下步骤：S1：建立骨骼追踪模型，选取一个头部骨骼关键点作为参照点，选取用于判断左手运动的M个左手骨骼关键点,选取用于判断右手运动的P个右手骨骼关键点，保存原始资料中每一帧图像中对应的作为参照点的一个头部骨骼关键点，M个左手骨骼关键点和P个右手骨骼关键点，得到骨骼追踪模型；S2：对步骤S1建立的骨骼追踪模型进行降噪平滑处理，然后提取作为参照点的一个头部骨骼关键点，M个左手骨骼关键点和P个右手骨骼关键点的三维坐标；作为参照点的头部骨骼关键点的三维坐标为X头、Y头、Z头，M个左手骨骼关键点的三维坐标为X左i、Y左i、Z左i，i＝1,2...M，P个右手骨骼关键点的三维坐标为X右j、Y右j、Z右j，j＝1,2...P；S3：设置判断阈值Xn、Yn、Zn，然后将M个左手骨骼关键点的三维坐标分别带入左手判断函数进行处理，左手判断函数追踪每个左手骨骼关键点的三维坐标，通过M个左手骨骼关键点三维坐标的变化信息，识别和推测左手动作意图，该左手动作意图用I表示，然后将I发送至控制指令的函数；左手判断函数的处理过程如下：1)令i＝1；2)Ii＝((X左i‑X头)>Xn)&&((Y左i‑Y头)>Yn)&&((Z左i‑Z头)>Zn)，存储Ii；3)令i＝i+1；4)当i<M时，执行步骤2)，当i＝M时，执行步骤5)；5)I＝I1&&I2&&...&&Ii；设置判断阈值Xn、Yn、Zn，然后将P个右手骨骼关键点的三维坐标分别带入右手判断函数进行处理，右手判断函数追踪每个右手骨骼关键点的三维坐标，通过P个右手骨骼关键点三维坐标的变化信息，识别和推测右手动作意图，该右手动作意图用J表示，然后将J发送至控制指令的函数；右手判断函数的处理过程如下：1)令j＝1；2)Jj＝((X右j‑X头)>Xn)&&((Y右j‑Y头)>Yn)&&((Z右j‑Z头)>Zn)，存储Jj；3)令j＝j+1；4)当j<P时，执行步骤2)，当j＝P时，执行步骤5)；5)J＝J1&&J2&&...&&Jj；S4:定义控制指令函数，控制指令函数根据接收到的表示左手动作意图的I和表示右手动作意图的J后，发送相应的控制信号：控制指令函数定义如下：当I为假，J为假时，则i＝1，玻璃窗清洁机器装置前行的控制信号；当I为真，J为假时，则i＝2，玻璃窗清洁机器装置左转的控制信号；当I为假，J为真时，则i＝3，玻璃窗清洁机器装置右转的控制信号；当I为真，J为真时，则i＝4，玻璃窗清洁机器装置后转。