室内导盲车及其导盲方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114897979A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210459551.9G06N3/04(2006.01)(22)申请日2022.04.28G06N3/08(2006.01)G01C21/20(2006.01)(71)申请人河南科技大学G01C21/16(2006.01)地址471000河南省洛阳市涧西区西苑路G01C21/34(2006.01)48号(72)发明人刘春阳谢赛宝陈帆黄艳隋新班宇煊马琳李红钰(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120专利代理师孙亚丽(51)Int.Cl.G06T7/73(2017.01)G06T7/579(2017.01)G06T7/80(2017.01)G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称室内导盲车及其导盲方法(57)摘要本发明提供室内导盲车及其导盲方法，其中，本发明的室内导盲车通过驱动电机带动实现上臂、下臂以及握把折叠，解决待机状态下的空间占用问题；本发明的室内导盲方法通过深度相机、单目相机与IMU数据的结合，实现较高精度的自身定位与路径跟踪，解决复杂室内环境下的导航问题，提高复现预定路径的能力。并根据单双目视觉融合获取环境信息，提高障碍检测速度与准确度，帧间变化计算障碍动向，实现预知性路径规划。CN114897979ACN114897979A权利要求书1/2页1.室内导盲车，包括上臂、下臂以及载人平台，载人平台的底部设置有用于驱动该室内导盲车行走的车轮机构，其特征在于，下臂与载人平台之间以及下臂与上臂之间均通过转轴连接，且下臂和上臂均通过驱动电机驱动旋转，上臂的自由端设置有握把；上臂的顶端外侧设置有深度相机、红外光发射器以及单目相机，且该室内导盲车内还集成有控制器和用于接收指令的集成模块，集成模块、深度相机、红外光发射器以及单目相机均连接至控制器的输入端，控制器的输出端分别连接所述的驱动电机和车轮机构。2.根据权利要求1所述的室内导盲车，其特征在于，载人平台的上端面上开设有与下臂相匹配的收纳槽。3.根据权利要求2所述的室内导盲车，其特征在于，所述下臂的底端为方形结构，当下臂向上旋转到一定角度时，该方形结构与收纳槽抵接，实现下壁的限位。4.根据权利要求1所述的室内导盲车，其特征在于，所述下臂与上臂之间设置有相互配合的机械限位结构，当下臂与上臂平行时，通过机械限位结构实现上臂的限位。5.根据权利要求4所述的室内导盲车，其特征在于，所述下臂与上臂之间的连接处还设置有可变向棘轮拨片，通过可变向棘轮拨片来限制上臂的旋转方向。6.根据权利要求1‑5任一项所述的室内导盲车，其特征在于，所述集成模块包括语音模块、蓝牙模块和红外接收器。7.一种室内导盲方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预备工作，包括：S11、视觉slam建图：由人工牵引完成地图收集工作，并将三维地图转化为二维栅格地图；S12、深度学习训练：将长宽高大于阈值的物体认定为固定物体，对固定物体进行名称联合训练，使物体信息与栅格地图位置相关联；S13、单目与深度相机标定：使用标定板获取单目与双目相机的内参和外参，根据内参和外参将深度图数据从深度相机坐标系转化为世界坐标系，再从世界坐标系转化为单目相机坐标系完成深度图与彩色图像的配准工作；S2、呼叫启动：由呼叫器发射电磁波，小车接收后启动；S3、定位：小车启动后，自转一周收集图像信息，依据固定物体获取自身定位，并根据呼叫信号判断呼叫器在地图中的定位；S4、路劲规划：以当前点为起点，目标点为终点使用D*算法生成静态路径；S5、行走：通过帧间视觉特征点互补，获得平移位置，通过IMU的预积分获得旋转位置，两者通过紧耦合，获取机器人移动方向与距离；S6、避障：行走过程中，根据自身变化与异常特征点变化，确定物体为静态或动态，通过深度分层获得相机前方区域物体轮廓大小与距离，反馈到地图部分，按照避障策略进行实时避障。8.根据权利要求7所述的室内导盲方法，其特征在于，步骤S3中依据固定物体获取自身定位的过程包括以下步骤：S31、获取栅格地图后，对大型物体赋予标签属性，物体边缘按照物体最大边缘投影；S32、基于YOLOv5训练获取大型物体的类别信息；大型物体要求固定不移动，将大型物体的图片输入YOLOv5s网络，给各个物体添加各自标签；2CN114897979A权利要求书2/2页S33、旋转获取物品位置；开机自动旋转，使用深度学习识别物体信息，根据彩色图像的像素点获取同步的深度信息；S34、根据两个及以上物品的距离信息与其在地图中的位置信息，通过三角形定理获取自身在地图中的位置；S35、完成工作后的待机状态，停留在指定位置并记录坐标以便下次使用。9.根据权利要