基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108381554A(43)申请公布日2018.08.10(21)申请号201810493006.5(22)申请日2018.05.22(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市铜山区大学路1号(72)发明人朱华由韶泽葛世荣李锰钢李鹏(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人施昊(51)Int.Cl.B25J9/16(2006.01)B25J19/00(2006.01)B25J19/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人及控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人及控制方法。视觉跟踪移动机器人包括机器人壳体、底盘、舵机云台、视觉模块、WIFI-AP模块、控制模块、驱动器、驱动电机、驱动轮和万向轮。控制模块与舵机云台、视觉模块、WIFI-AP模块和驱动器电性连接；舵机云台置于机器人壳体外侧的顶部，视觉模块安装在舵机云台上；WIFI-AP模块至少设置3个，安装在机器人壳体外侧不同位置；控制模块接收视觉模块采集的信号，产生驱动指令，实现目标跟踪，控制模块接收WIFI-AP模块采集的信号进行机器人位置定位。本发明将移动机器人视觉跟踪和WIFI定位有效融合在一起，实现对特定目标的持续跟踪，提高定位精度和鲁棒性。CN108381554ACN108381554A权利要求书1/2页1.一种基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人，其特征在于：包括机器人壳体、底盘、舵机云台、视觉模块、WIFI-AP模块、控制模块、驱动器、驱动电机、驱动轮和万向轮；控制模块与舵机云台、视觉模块、WIFI-AP模块和驱动器电性连接；舵机云台置于机器人壳体外侧的顶部，视觉模块安装在舵机云台上；WIFI-AP模块至少设置3个，安装在机器人壳体外侧边缘不同位置；驱动轮和万向轮设置在底盘的底部，驱动轮跟随驱动电机转动，驱动电机受驱动器驱动，控制模块接收视觉模块采集的信号，产生驱动指令，实现目标跟踪，控制模块接收WIFI-AP模块采集的信号进行机器人位置定位。2.根据权利要求1所述基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人，其特征在于：还包括至少4个红外模块，其中2个红外模块设置在机器人壳体的前端中间位置，其余2个红外模块分别安装在机器人壳体的两侧，4个红外模块分别与控制模块电性连接。3.根据权利要求1所述基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人，其特征在于：还包括无线通信模块，该无线通信模块与控制模块电性连接，控制模块通过无线通信模块与用户的智能终端进行无线通信，接收智能终端下发的机器人控制指令。4.根据权利要求1所述基于WIFI辅助定位的视觉跟踪移动机器人，其特征在于：驱动电机设置2个，每个驱动电机对应1个驱动轮，2个驱动轮分别设置在底盘的左右两侧，通过差速实现机器人转向；万向轮设置2个，分别设置在底盘的前后两侧。5.基于权利要求2所述视觉跟踪移动机器人的控制方法，其特征在于：包含视觉跟踪方法、WIFI定位方法和红外避障方法。6.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于：所述视觉跟踪方法采用平移滤波器、尺度滤波器和长时记忆滤波器三种相关滤波器融合的方法；平移滤波器用于检测目标及其周围环境的外观变化，它采用局部灰度直方图与方向梯度直方图共同作为训练样本；尺度滤波器用于预测目标尺度的变化，它采用方向梯度直方图作为训练样本；长时记忆滤波器用于保持目标外观的长期记忆，它采用局部灰度直方图与方向梯度直方图融合特征。7.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，各滤波器的响应函数：上式中，F-1表示傅里叶逆变换，表示与z的核相关矩阵的傅里叶形式，为傅里叶域中学习的目标模板，z为以上一帧中目标位置为中心的图像块，A表示对应的滤波器，⊙表示Hadamard积；设置以下2个置信度参数Tr和APCE：Tr＝Fmax＝max(fL(z))上式中，fL(z)为长时记忆滤波器的响应函数，Fmin＝min(fL(z))，Fw,h为fL(z)在图像第w行第h列的像素点响应值，w∈{1,2,...W}，h∈{1,2,...,H}，W和H为单帧图像的宽和高；预先设定阈值Ta、Tb和Ts，当Tr≥Ta且APCE≥Tb时，更新长时记忆滤波器，当Tr＜Ts时，说明目标丢失或漂移，将长时记忆滤波器的输出作为在线SVM分类器的正、负样本，恢复丢失或漂移的目标，并初始化视觉跟踪方法。8.根据权利要求7所述控制方法，其特征在于，长时记忆滤波器的更新公式如下：2CN108381554A权利要求书2/2页xt＝(1-η)xt-1+ηxtAt＝(1-η)At+ηAt上式中，xt和分别为更新前、后第t帧图像的目标特征，