发明名称 自发移动机器人
摘要 自发移动机器人(1)利用环境资讯取得机构(6)持续辨识障碍物及自己位置,并在回避障碍物之情形下行进。该环境资讯取得机构(6)具有:用以摄取行进路径上之环境影像之摄影装置(71);用以实施摄取之影像之演算处理,并析出具有和人体部位相关之属性之区域之影像辨识处理机构(72);用以计测至存在于行进路径上之环境内之物体为止之距离及其方向之距离计测装置(81);用以实施得到之距离资讯之演算处理来求取物体形状,并从其辨识出物体系『疑似人』之距离资讯解析机构(82);以及用以辨识行进路径上之环境资讯之环境辨识机构(9)。该环境辨识机构(9)则将影像辨识处理机构(72)析出之具有前述属性之区域之方向、及距离资讯解析机构(82)被辨识成『疑似人』之物体之方向进行比较,两者为一致时,则将该物体辨识成人。如此,自发移动机器人可判断障碍物为何,并对应障碍物实施安全且顺利之行进。
申请公布号 TWI242701 申请公布日期 2005.11.01
申请号 TW093106652 申请日期 2004.03.12
申请人 松下电工股份有限公司 发明人 酒井龙雄;中原智治;北野齐;北野幸彦;山根刚志;藤井裕之
分类号 G05D1/02;B25J5/00 主分类号 G05D1/02
代理机构 代理人 周良谋 新竹市东大路1段118号10楼;周良吉 新竹市东大路1段118号10楼
主权项 1.一种自发移动机器人,系可一边回避障碍物一边 行进,其特征为具有: 记忆机构,用以储存行进区域之地图资讯、及以行 进为目的之各种参数; 输入指示机构,用以将目的地及行进指令输入至该 记忆机构; 路径产生机构,用以产生至目的地为止之行进路径 ; 环境资讯取得机构,用以取得包含障碍物之物体在 内之行进路径上之环境资讯; 行进机构,用以实施行进; 自己位置辨识机构,用以依据该环境资讯取得机构 取得之资讯及该地图资讯来辨识自己位置;以及 行进控制机构,用以控制该行进机构,俾一边藉由 该自己位置辨识机构辨识自己位置一边回避障碍 物以到达目的地;且, 该环境资讯取得机构具有: 摄影装置,用以摄取行进路径上之环境影像; 影像辨识处理机构,用以实施该摄取之影像资料之 演算处理,并析出具有和人体部位相关之属性之区 域; 距离计测装置,用以检测存在于行进路径上之环境 内之物体,并计测该物体之距离及方向; 距离资讯解析机构,用以实施该计测到之物体之距 离资料之演算处理来求取物体形状,并从该形状辨 识出物体系『疑似人』;以及 环境辨识机构,用以比较具有以该影像辨识处理机 构析出之该属性之区域之位置、及以该距离资讯 解析机构辨识成『疑似人』之物体之位置,且在两 者一致时将该物体辨识成人。 2.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该影像辨识处理机构系针对该距离资讯解析机构 求取之物体方向实施影像资料之演算处理,该环境 辨识机构则系针对对应该物体方向之部份实施辨 识处理。 3.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该距离计测装置系针对该影像辨识处理机构析出 之区域之方向实施距离计测,该环境辨识机构则系 针对对应于该析出之区域方向之部份实施辨识处 理。 4.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该距离计测装置系采用以预先设定之各角度扫描 行进路面之平行面内并计测至障碍物为止之距离 之雷射雷达。 5.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该距离资讯解析机构系利用距离资料之演算处理 所求取之物体宽度位于预定之范围内即将该物体 辨识成『疑似人』。 6.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该距离资讯解析机构在计测到之至物体为止之距 离和储存于地图上之至物体为止之距离为不一致 时,将检测到之物体辨识成『疑似人』。 7.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该摄影装置系设置于自发移动机器人之摄影机,且 可将利用其摄取之影像座标转换成自发移动机器 人之基准座标系。 8.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该影像辨识处理机构至少包含:用以从摄取之影像 资料检测出特定色区域之特定色区域检测部、及 用以针对利用检测到之特定色区域之形状实施演 算处理之形状特征处理部,检测到之特定色区域满 足预定之形状特征条件时,将该特定色区域辨识成 『疑似人』。 9.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该环境辨识机构系求取影像中检测到有人之肤色 区域之面积、及依自发移动机器人至人之距离而 预定之该距离之人之肤色区域之面积之比,并将该 比与预定之阈値进行比较,再依此判断检测到之人 是否注意到自发移动机器人。 10.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该行进控制机构以下述方式控制行进机构,亦即, 被辨识成人之物体位于自发移动机器人之前进方 向且位于预定之距离内时即停止;自发移动机器人 之前进方向没有被辨识成人之物体但有障碍物,则 回避;若无障碍物则继续行进。 11.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该行进控制机构系以下述方式控制行进机构:当被 辨识成人之物体位于自发移动机器人之前进方向 时,即以隔着预定之距离回避该被辨识成人之物体 并行进。 12.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该行进控制机构系以下述方式控制行进机构:当被 辨识成人之物体位于预定之距离内时,即对应于该 距离、或距离及角度来控制移动速度。 13.如申请专利范围第9项之自发移动机器人,其中: 该行进控制机构系以下述方式控制行进机构:当判 断检测到之人注意到自发移动机器人时,即继续接 近;若未注意到时,则和检测到之人保持大于于预 定之距离以上之距离。 14.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该行进控制机构在通过检测到之人之附近时,采取 引起人注意之唤起注意行动。 15.如申请专利范围第1项之自发移动机器人,其中: 该影像资讯取得机构可对检测到之人实施摄影并 将该影像储存于该记忆机构、或将影像传送至远 程站。 图式简单说明: 图1系本发明一实施形态之自发移动机器人之方块 构成图。 图2系同上装置之外观斜视图。 图3系同上装置之影像辨识处理机构之方块构成图 。 图4系同上装置之影像辨识处理机构之其他实例之 方块构成图。 图5A系同上装置之平面图,第5图B系侧面图,第5图C 系同上装置之摄影装置所摄取之影像图。 图6系同上装置之影像辨识处理机构之人辨识处理 流程图。 图7A系同上装置之人辨识处理之对象之输入影像 图,第7图B系同处理之肤色区域检测结果之影像图, 第7图C系包含同处理之肤色区域之边缘影像图,第7 图D系同处理之人辨识结果之边缘影像图。 图8系同上装置所采用之标准化色空间之概念图。 图9系同上装置之人辨识处理流程所包含之肤色区 域检测处理之流程图。 图10A系同上装置之人辨识处理流程所包含之利用 投票之头部形状检测处理之投票范围图,第10图B系 用以说明利用投票之头部检测之概念图。 图11系同上装置之人辨识处理流程所包含之利用 投票之头部形状检测处理之流程图。 图12A系用以说明同上装置之雷射雷达之障碍物距 离计测之平面图,图12B系同雷射雷达之距离计测结 果图。 图13A系用以说明同上装置之雷射雷达之特定形状 物距离计测之平面图,图13B系同雷射雷达之距离计 测结果图。 图14A系同上装置之雷射雷达之特定形状物之距离 计测结果图,图14B系同距离计测値之差分之图。 图15系同上装置之特定形状辨识处理之流程图。 图16系用以说明同上装置之人检测停止区域之平 面图。 图17A系同上装置检测到有人时之停止动作之平面 图,图17B系检测到有人以外之物体时之回避动作之 平面图。 图18A系同上装置检测到有人以外之物体时之回避 动作之平面图,图18B系检测到有人时之回避动作之 平面图。 图19A系同上装置针对注意到同装置之人之回避动 作之平面图,图19B系针对注意到同装置之人之停止 动作之平面图。 图20A、图20B系用以说明同上装置对人实施之唤起 注意行动之斜视图。 图21A系用以说明同上装置之距离计测装置之座标 转换之斜视图,图21B系同平面图。 图22系同上装置之自发移动机器人之基准座标系 、及标准化影像座标系之关系说明图。 图23系参照同上装置之雷射雷达计测结果实施影 像处理之影像图。 图24系参照同上装置之雷射雷达计测结果实施影 像处理之流程图。 图25A系参照同上装置之影像处理结果实施雷射雷 达计测之装置之平面图,图25B系同侧面图,图25C系 计测结果之影像图。 图26系参照同上装置之影像处理结果实施雷射雷 达计测处理之流程图。 图27A系同上装置判断人注意到同装置时之影像图, 图27B系判断人未注意到同装置时之影像图。 图28系同上装置所使用之至人之距离、及脸部之 肤色面积之关系图。 图29系同上装置之人检测处理之流程图。 图30系同上装置之人是否注意到同装置之判断处 理之流程图。 图31A、图31B、图31C系用以说明同上装置之摄影装 置及距离计测装置之组合之斜视图。
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