[发明专利]一种智能化导盲机器人及其导盲方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人相关技术领域，尤其是一种智能化导盲机器人及其导盲方法。

背景技术

对盲人来说，导盲犬是最安全可靠的出行辅助方式。然而，社会对于导盲犬的需求量过大，导致导盲犬并不能满足于实际的需求。导盲机器人是为视觉障碍患者提供导航帮助的一种服务型机器人，它利用多种传感器对周围环境进行探测，将探测的信息进行处理，然后做出相应的反馈，并将反馈信息提供给驱动装置和视觉障碍患者，从而帮助使用者有效地避开障碍。

传统的导盲机器人可分为引导模式和全景模式两种。引导模式是带领使用者在不发生碰撞的情况下绕过障碍物，全景模式则是以超声波等方式来描绘出区域内的全景地图，通过全景地图来告知使用者所在区域内障碍物的大小、远近等信息，让视觉障碍患者可以有效地判断出周围场景的情况。

但是，上述引导模式和全景模式导盲机器人很难应对复杂的环境场景，缺少对周围场景中的交通信号灯以及行人目标的识别能力。此外，超声波描绘的地图信息往往不够精确，而且不能对机器人的未知环境进行精确地建图定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能化导盲机器人及其导盲方法，它可以克服现有技术的不足，能够解决在未知环境内地图创建问题，以及未知环境内交通信号灯和行人等目标识别问题，是一种结构简单使用方便的导盲机器人装置。

本发明的技术方案：一种智能化导盲机器人，其特征在于它包括车体、驱动轮、雷达模块、相机模块及导盲连接杆；其中，所述车体下方连接有驱动轮，其上方安装有雷达模块、相机模块和导盲连接杆。

所述导盲连接杆安装在车体的上方；所述导盲连接杆与车体之间有万向连接机构；所述万向连接机构可以确保机器人自身旋转时不带动导盲连接杆一起旋转，防止盲人进行不必要的运动。

所述车体下方连接有个驱动轮，所述驱动轮为四驱动力系统，具有更轻便的结构以及良好的越障能力，采用差分运动控制的方式对小车的运动轨迹进行控制；四轮驱动的优势在于导盲机器人有一定的越障能力，可以应对更加复杂的室外场景。

所述相机模块是双目相机结构；所述双目相机结构为双目立体视觉相机，基线范围应介于90~110mm之间，焦距介于2mm~3mm之间，用于未知环境场景的建图以及交通信号灯和行人目标的识别。

所述雷达模块是避障激光雷达结构；所述雷达模块是360度激光雷达，可以探测到最大距离8米的障碍物，用于机器人的实时避障任务。

所述车体内部有智能化导盲机器人控制单元，是由上位机模块、下位机模块、电机模块、驱动模块、电源模块、陀螺仪模块、GPS模块及语音模块构成；所述上位机模块与下位机模块呈双相连接；所述上位机模块的输入端分别采集雷达模块、相机模块、语音模块、GPS模块的输入信号；所述下位机模块、上位机模块以及驱动模块均由电池模块供电；所述下位机模块的输入端采集陀螺仪模块的输出信号，及检测导盲机器人的姿态信息；其输出端输出驱动信号给驱动模块；所述驱动模块与电机模块连接，控制电机的启动与停止的运动状态。

所述上位机模块是内部核心处理器为ARM cortex-A72的结构，安装了嵌入式Ubuntu16.04和ROS Kinetic系统，其内部装有机器人导航算法，用于上位机模块、下位机模块、陀螺仪模块、GPS模块、语音模块、雷达模块以及相机模块间信息的传递，并可以对机器人导航算法进行离线处理。

所述GPS模块，可接收千寻位置云服务提供的差分位置信号；所述千寻位置云服务是依托遍布全国的卫星定位地基增强站，融合各类定位技术，以互联网的方式提供7*24小时高可用差分播发服务，面向全国31省市范围的各类终端和应用系统，提供厘米级精度的位置纠偏数据服务。该模块与上位机模块相连，用于导盲机器人的室外定位导航。

所述语音模块与上位机模块相连，用于接收盲人发送的语音控制指令，语音模块依靠蓝牙与盲人携带的话筒相连，用于接收语音信息。

所述相机模块与车体内的上位机模块相连，为其提供周围环境的图像信息；所述雷达模块与上位机模块相连，用于完成机器人的实时避障任务。

所述导盲连接杆上含有防滑把手7和盲文立体触感开关；所述导盲连接杆的高度可调节，适应不同高度盲人用户使用，且调节方式简单易操作；所述防滑把手可以提高盲人用户接触产品舒适度和强化触感便于盲人用户定位操作；所述盲文立体触感开关符合盲人用户生活行为逻辑，更方便盲人用户操作产品。

一种智能化导盲机器人的导盲方法，其特征在于它包括以下步骤：