[发明专利]面向居家老人的家庭服务机器人

摘要

本发明公开了一种面向居家老人的家庭服务机器人，该方案通过自主巡航的机器人发现老人跌倒，使得监控死角大大减少，而且不会影响老人的日常生活；而使用处理器实现视觉导航可以减少机器人上的传感器数量，极大了降低了使用成本；此外，人工路标可以根据需要布置，可以满足在在不同的户型巡航的需要，通过简单的建立路径后就可以实现巡航功能，对环境适应性较强，普及也更容易。

主权项

1.一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，包括：机器人移动单元、移动控制与跌倒判定单元，以及总控单元；其中：所述机器人移动单元包括：单片机、电机及驱动器；所述单片机输入控制指令给驱动器，由驱动器驱动电机运行，从而带动机器人的轮子转动，由此来实现机器人移动；所述移动控制与跌倒判定单元包括：两个摄像头与一个处理器；其中，第一摄像头向上放置用于采集路标视觉信息，第二摄像头向前放置用于采集周围环境图像；所述处理器，用于根据第一摄像头采集到的路标视觉信息确定行走方向并输出相应的控制指令，用于根据第二摄像头采集到的周围环境图像判定是否有老人跌倒；所述总控单元，用于将处理器输出的控制指令发送给单片机，从而实现机器人自主巡航；所述判定是否有老人跌倒的步骤包括：利用背景做差法，记录没有老人时第二摄像头采集的周围环境图像作为背景图像；利用当前对第二摄像头采集的周围环境图像与背景图像进行图像配准：首先，使用SURF特征匹配，找到周围环境图像与背景图像中可能匹配的特征点对，再利用RANSAC算法消除误匹配；然后，从最终得到的特征点对中随机取三对计算仿射变换矩阵，并验证这个仿射变换矩阵符合要求：通过将每一特征点对中属于周围环境图像的特征点的坐标乘仿射变换矩阵，得到的坐标与背景图像中特征点的坐标比较，若一致，则表示仿射变换矩阵符合要求，则将周围环境图像乘仿射变换矩阵；最后，变换后的周围环境图像与背景图像做差；将做差后的周围环境图像的颜色空间转化成YCrCb颜色空间，然后在Cr与Cb两个分量上做差，并将差值相加，再经过全局二值化后得到前景区域，即老人可能在区域；提取前景区域的方向梯度直方图特征，并结合预先使用老人倒地样本进行训练的分类器对方向梯度直方图特征进行判断，从而确定是否有老人跌倒。