基于移動機器人的目標跟隨系統及方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于機器人應用技術領域，具體地說，是涉及基于移動機器人的目標跟隨系統及方法。
【背景技術】
[0002]在現代生活中，經常會出現如下場景:工人拖著工具箱和各種易損件不斷來回奔走，對生產線進行檢修或裝配;農民推著車對成熟的果蔬進行采摘;老人拉著購物車到商場購物。不管是哪種場景，均需要人與運輸工具或運輸物體直接接觸，耗費精力和體力，工作效率和生活品質較低。
[0003]機器人發展的目的是為了方便人類，針對上述場景，研究一種基于機器人的目標跟隨系統及方法，是亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基于機器人的目標跟隨系統及方法，實現在室內外機器人對目標的自主跟隨。
[0005]為實現上述發明目的，本發明提供的目標跟隨系統采用下述技術方案予以實現:
一種基于移動機器人的目標跟隨系統，包括移動機器人，所述移動機器人包括:
激光傳感器，用于掃描激光反射體并輸出掃描結果數據；
傳感器驅動單元，用于驅動所述激光傳感器在設定角度范圍內轉動；
相對位置確定單元，用于根據所述激光傳感器輸出的所述掃描結果數據確定所述激光傳感器與所述激光反射體的相對位置，并輸出相對位置數據；
運動控制單元，與所述相對位置確定單元連接，用于根據所述相對位置數據及設定目標相對位置控制移動機器人的運動；
所述目標跟隨系統還包括:
激光反射體，用于設置在所述移動機器人待跟隨的跟隨目標上，供所述激光傳感器掃描。
[0006]優選的，所述激光反射體為激光反射膠條，反射率高，能在室內外各種復雜環境下進行識別。
[0007]如上所述的目標跟隨系統，所述相對位置數據包括所述激光傳感器相對于所述激光反射體的前后距離及水平偏移角度。
[0008]如上所述的目標跟隨系統，所述移動機器人還包括:
人機交互管理單元，用于實現所述移動機器人的通訊、顯示、配置及管理的人機交互；
以及
安全單元，用于定時檢測所述移動機器人自身的安全狀態，執行相應的報警處理，以及在機器人運動過程中動態監測是否存在障礙物，并在存在障礙物時進行避讓處理。
[0009]如上所述的目標跟隨系統，所述移動機器人還包括: 通訊接口單元，用于所述移動機器人的對外通訊；
定位單元，用于所述移動機器人自身位置的定位。
[0010]為實現前述發明目的，本發明提供的目標跟隨方法采用下述技術方案來實現:
一種基于移動機器人的目標跟隨方法，所述方法包括:
采用激光傳感器在設定角度范圍內轉動，掃描設置在跟隨目標上的激光反射體，并輸出掃描結果數據；
根據所述激光傳感器輸出的所述掃描結果數據確定所述激光傳感器與所述激光反射體的相對位置，并輸出相對位置數據；
根據所述相對位置數據及設定目標相對位置控制移動機器人的運動，實現對所述跟隨目標的跟隨。
[0011 ]優選的，所述激光反射體為激光反射膠條。
[0012]如上所述的目標跟隨方法，所述相對位置數據包括所述激光傳感器相對于所述激光反射體的前后距離及水平偏移角度。
[0013]如上所述的目標跟隨方法，根據所述相對位置數據及設定目標相對位置控制移動機器人的運動，具體包括:
根據所述激光傳感器相對于所述激光反射體的距離和設定目標距離控制移動機器人的速度；以及
根據所述激光傳感器相對于所述激光反射體的水平偏移角度和設定目標偏移角度對所述移動機器人進行差速調節或前輪轉向角度調節。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:本發明提供的目標跟隨系統及跟隨方法，通過在移動機器人上設置激光傳感器、在跟隨目標上設置激光反射體，通過激光傳感器實時掃描激光反射體來獲知與跟隨目標的相對位置，進而可以根據相對位置對跟隨目標進行實時跟隨，系統結構簡單，布設和應用方便，激光傳感器掃描速度快，定位精度高，適合于室內、室外各種復雜環境下的自主目標跟隨。
[0015]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
/Η- ο
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明基于移動機器人的目標跟隨系統一個實施例的結構框圖；
圖2是本發明基于移動機器人的目標跟隨方法一個實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。
[0018]請參見圖1，該圖所示為本發明基于移動機器人的目標跟隨系統一個實施例的結構框圖。
[0019]如圖1所示，該實施例的目標跟隨系統包括有移動機器人10和激光反射體20。其中，移動機器人10包括:
激光傳感器11，設置在移動機器人的指定位置，用于掃描激光反射體20，并輸出掃描結果數據。
[0020]傳感器驅動單元12，用于驅動激光傳感器11在設定角度范圍內轉動，例如，驅動激光傳感器11在270°的角度范圍內進行轉動，擴大激光傳感器11的掃描范圍，提高目標跟隨的實時性和定位準確性。
[0021]相對位置確定單元13，與激光傳感器11連接，用于根據激光傳感器11輸出的掃描結果數據確定激光傳感器11與所掃描到的激光反射體20的相對位置，并輸出相對位置數據。
[0022]運動控制單元14，與相對位置確定單元13連接，用于根據相對位置確定單元13所輸出的相對位置數據及預先存儲的設定目標相對位置控制移動機器人的運動，進而，實現移動機器人對跟隨目標的自主跟隨，且與跟隨目標保持設定目標相對位置。
[0023]而激光反射體20可以為1個或多個，設置到移動機器人要跟隨的跟隨目標上，以供移動機器人上的相應結構進行掃描。其中，激光反射體20優選為激光反射膠條，不僅反射率高，激光傳感器11在掃描時不易受外界環境光線的干擾，掃描精度高，且激光反射膠條便于在跟隨目標上固定。
[0024]上述結構的目標跟隨系統，通過執行設定的軟件程序，按照圖2的方法流程實現對跟隨目標的自主跟隨。
[0025]作為優選的實施方式，在該實施例中，目標跟隨系統還可以包括:
人機交互管理單元15，用于實現移動機器人的通訊、顯示、配置及管理的人機交互。
[0026]安全單元16，用于定時檢測移動機器人自身的安全狀態，執行相應的報警處理，以及在機器人運動過程中動態監測是否存在障礙物，并在存在障礙物時進行避讓處理。
[0027]通訊接口單元17，如CAN接口、USB接口、串口、網口等，用于移動機器人的對外通訊。例如，對外傳輸自身的位置信息;實現在移動機器人上附加的舉升、搬運等功能。
[0028]定位單元18，如GPS定位器、慣性導航定位裝置等，用于實現移動機器人10自身位置的定位。進而，通過對移動機器人自身位置的定位，實現對跟隨目標的定位，適合于老人、小孩的看護。
[0029]請參見圖2，該圖所示為本發明基于移動機器人的目標跟