技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及一種光點(diǎn)指示機(jī)器人及其光點(diǎn)指示方法,屬于家用小電器制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002] 導(dǎo)購機(jī)器人是常用的多種自
移動機(jī)器人中的一種,與使用者的
互動性強(qiáng)?,F(xiàn)有的導(dǎo)購機(jī)器人通常采用的光點(diǎn)指示物體,一般是通過設(shè)置在
機(jī)體上的激光筆將激光點(diǎn)打到
指定物體上,從而完成光點(diǎn)指示物體的導(dǎo)購動作。具體過程包括:光點(diǎn)指示物體導(dǎo)購機(jī)器人首先需要獲取目標(biāo)物體的三維坐標(biāo),然后控制單元根據(jù)所獲得的三維坐標(biāo)控制激光筆運(yùn)動,使激光點(diǎn)移動到目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)處,即可完成導(dǎo)購機(jī)器人光點(diǎn)指示物體的完整動作。然而,目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)實(shí)際上時(shí)很不容易獲取的;另外,根據(jù)目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)控制激光筆沿一定的方向轉(zhuǎn)動一定的
角度,使激光點(diǎn)移動到指定
位置,整個(gè)動作的控制過程計(jì)算量較大,且對控制單元的要求也比較高。
發(fā)明內(nèi)容
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對
現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種光點(diǎn)指示機(jī)器人及其光點(diǎn)指示方法,本發(fā)明將目標(biāo)物體三維空間的
定位轉(zhuǎn)化到二維空間,計(jì)算量小,指示位置快速準(zhǔn)確。
[0004] 本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005] 一種光點(diǎn)指示機(jī)器人,包括
機(jī)器人本體,所述本體上設(shè)有控
制模塊、攝像模塊和激光指示模塊,所述激光指示模塊發(fā)射激光光束,攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面,所述激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上,形成激光點(diǎn)投影位置和待指示物體投影位置,所述光點(diǎn)指示機(jī)器人還設(shè)有
信號輸入模塊,根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容,通過所述信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標(biāo)物體,所述
控制模塊控制激光指示模塊移動,使所述圖像平面上激光點(diǎn)投影位置與目標(biāo)物體投影位置重合。
[0006] 根據(jù)使用者的不同需求,所述信號輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu),可以為
鼠標(biāo)模塊或
觸摸屏模塊,通過鼠標(biāo)或觸摸屏點(diǎn)擊確定待指示物體中的目標(biāo)物體;也可以為
鍵盤模塊或音頻輸入模塊,所述圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格,通過鍵盤或音頻輸入目標(biāo)物體所在單元格的編碼信息,確定待指示物體中的目標(biāo)物體。
[0007] 更具體地,所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第一
電機(jī)和第二電機(jī),所述第二電機(jī)固設(shè)在所述第一電機(jī)的
輸出軸上,所述第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸相互垂直共面設(shè)置;所述激光筆包括固定端與自由端,固定端以第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸交點(diǎn)為固定點(diǎn)固設(shè)在所述第二電機(jī)輸出軸上,自由端以固定端為中心擺動,所述激光筆的擺動平面與所述第二電機(jī)輸出軸相互垂直。
[0008] 為了保證激光指示模塊的正常工作,所述第一電機(jī)輸出軸與所述圖像平面垂直。
[0009] 除了上述的驅(qū)動方式之外,所述激光指示模塊還可以包含激光筆和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第三電機(jī)和第四電機(jī),所述第三電機(jī)和第四電機(jī)分別驅(qū)動所述激光筆沿相互垂直的方向擺動。
[0010] 所述光點(diǎn)指示機(jī)器人為導(dǎo)購機(jī)器人或指路機(jī)器人。
[0011] 本發(fā)明還提供一種光點(diǎn)指示機(jī)器人的光點(diǎn)指示方法,該光點(diǎn)指示機(jī)器人包括攝像模塊、激光指示模塊和信號輸入模塊,所述光點(diǎn)指示方法包括如下步驟:
[0012] 步驟1:激光指示模塊發(fā)射激光光束,攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面,所述圖像平面上設(shè)有相互垂直的X軸和Y軸;
[0013] 步驟2:根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容,通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標(biāo)物體,獲取位于圖像平面上的目標(biāo)物體投影位置Q’;
[0014] 步驟3:移動激光指示模塊,使圖像平面上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。
[0015] 其中,所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第一電機(jī)和第二電機(jī),所述第二電機(jī)固設(shè)在所述第一電機(jī)的輸出軸上,所述第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸相互垂直共面設(shè)置;所述激光筆包括固定端與自由端,固定端以第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸交點(diǎn)為固定點(diǎn)固設(shè)在所述第二電機(jī)輸出軸上,自由端以固定端為中心擺動,所述激光筆的擺動平面與所述第二電機(jī)輸出軸相互垂直;
[0016] 設(shè)當(dāng)激光筆的中心線與第一電機(jī)輸出軸共線時(shí),激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置為O’;定義第二電機(jī)輸出軸與X軸平行時(shí),第二電機(jī)與X軸之間的夾角為0°;
[0017] 所述步驟3具體包含:
[0018] 步驟3-1:在圖像平面A’中計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大小,第一電機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)至θ±90°角位置;
[0019] 步驟3-2:攝像模塊實(shí)時(shí)拍攝獲取激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’并與目標(biāo)物體投影位置Q’進(jìn)行比較,第二電機(jī)驅(qū)動激光筆的自由端以固定端為中心擺動,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。
[0020] 在另一
實(shí)施例中,所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第一電機(jī)和第二電機(jī),所述第二電機(jī)固設(shè)在所述第一電機(jī)的輸出軸上,所述第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸相互垂直共面設(shè)置;
[0021] 所述激光筆包括固定端與自由端,固定端以第一電機(jī)與第二電機(jī)輸出軸交點(diǎn)為固定點(diǎn)固設(shè)在所述第二電機(jī)輸出軸上,自由端以固定端為中心轉(zhuǎn)動,所述激光筆的轉(zhuǎn)動平面與所述第二電機(jī)輸出軸相互垂直;
[0022] 設(shè)當(dāng)激光筆的中心線與第一電機(jī)輸出軸共線時(shí),激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置為O’;攝像模塊中鏡頭的焦點(diǎn)N與圖像平面A’之間的距離為d;定義第二電機(jī)輸出軸與X軸平行時(shí),第二電機(jī)與X軸之間的夾角為0°,
[0023] 所述步驟3具體包含:
[0024] 步驟3-1’:在圖像平面A’中計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大?。桓鶕?jù)焦點(diǎn)N與圖像平面A’之間的距離為d,在平面O’NQ’中計(jì)算出∠O’NQ’的大小為α;
[0025] 步驟3-2’:分別或同時(shí)驅(qū)動第一、第二電機(jī),第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)至θ±90°角,激光筆擺動至α角,使激光點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。
[0026] 另外,所述激光指示模塊包含激光筆和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第三電機(jī)和第四電機(jī),第三電機(jī)和第四電機(jī)分別驅(qū)動激光筆沿相互垂直的X軸方向和Y軸方向擺動,攝像模塊實(shí)時(shí)拍攝獲取激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’并與目標(biāo)物體投影位置Q’進(jìn)行比較,步驟3具體包含:
[0027] 沿X軸方向擺動激光筆,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’點(diǎn)與目標(biāo)物體投影位置Q’點(diǎn)的X軸坐標(biāo)相同;
[0028] 沿Y軸方向擺動激光筆,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’點(diǎn)與目標(biāo)物體投影位置Q’點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)相同。
[0029] 綜上所述,本發(fā)明將目標(biāo)物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間,計(jì)算量小,指示位置快速準(zhǔn)確。
[0030] 下面結(jié)合
附圖和具體實(shí)施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說明。
附圖說明
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之一;
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之二;
[0033] 圖3為本發(fā)明任一激光光束在圖像平面和實(shí)物平面上的投影關(guān)系示意圖;
[0034] 圖4為本發(fā)明圖像平面上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合示意圖。
具體實(shí)施方式
[0035] 實(shí)施例一
[0036] 本發(fā)明提供一種光點(diǎn)指示機(jī)器人,包括機(jī)器人本體,在所述本體上設(shè)有控制模塊、攝像模塊和激光指示模塊,所述激光指示模塊發(fā)射激光光束,攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面,所述激光光束和待指示物體分別投影在所述圖像平面上,形成激光點(diǎn)投影位置和待指示物體投影位置,所述光點(diǎn)指示機(jī)器人還設(shè)有信號輸入模塊,根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容,通過所述信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標(biāo)物體,所述控制模塊控制激光指示模塊移動,使所述圖像平面上激光點(diǎn)投影位置與目標(biāo)物體投影位置重合。
[0037] 根據(jù)使用者的不同需求,所述信號輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu),可以為鼠標(biāo)模塊或觸摸屏模塊,通過鼠標(biāo)或觸摸屏點(diǎn)擊確定待指示物體中的目標(biāo)物體;也可以為鍵盤模塊或音頻輸入模塊,所述圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格,通過鍵盤或音頻輸入目標(biāo)物體所在單元格的編碼信息,確定待指示物體中的目標(biāo)物體。無論采用上述何種方式的信號輸入模塊,都是為了在待指示物體中確定目標(biāo)物體。舉例來說,當(dāng)所述光點(diǎn)指示機(jī)器人為導(dǎo)購機(jī)器人時(shí),待指示物體為貨架上擺放的所有商品,而目標(biāo)物體則是使用者真正需要購買的商品。需要指出的是,光點(diǎn)指示機(jī)器人上的信號輸入模塊可以直接接收本體的
輸入信號,也可以接收遠(yuǎn)程終端的輸入信號,如通過有線或無線(寬帶、藍(lán)牙、紅外、GPRS、3G、WIFI等)的輸入信號。
[0038] 圖1和圖2分別為本發(fā)明實(shí)施例一中激光指示模塊的結(jié)構(gòu)示意圖之一和之二。如圖1并結(jié)合圖2所示,所述激光指示模塊100包含激光筆110和驅(qū)動裝置,所述驅(qū)動裝置包括第一電機(jī)120和第二電機(jī)130,所述第二電機(jī)130固設(shè)在所述第一電機(jī)120的輸出軸M上,所述第一電機(jī)120的輸出軸M與第二電機(jī)130輸出軸N相互垂直共面設(shè)置。所述激光筆110包括固定端111與自由端112,固定端111以第一電機(jī)120與第二電機(jī)130輸出軸N交點(diǎn)為固定點(diǎn)固設(shè)在所述第二電機(jī)130輸出軸N上,自由端112以固定端111為中心擺動,所述激光筆110的擺動平面與所述第二電機(jī)130輸出軸N相互垂直。為了保證激光指示模塊的正常工作,所述第一電機(jī)120輸出軸M與所述圖像平面垂直。
[0039] 圖3為本發(fā)明任一激光光束在圖像平面和實(shí)物平面A上的投影關(guān)系示意圖;圖4為本發(fā)明圖像平面上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合示意圖。如圖3并結(jié)合圖4所示,本發(fā)明光點(diǎn)指示機(jī)器人的光點(diǎn)指示方法,包括如下步驟:步驟1:激光指示模塊發(fā)射激光光束,攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面A’,所述圖像平面A’上設(shè)有相互垂直的X軸和Y軸;步驟2:根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面A’所顯示的內(nèi)容,通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體a’、b’、c’和d’中的目標(biāo)物體a’,獲取位于圖像平面A’上的目標(biāo)物體投影位置Q’;步驟3:移動激光指示模塊,使圖像平面A’上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合,如圖4所示,重合后的指示位置為目標(biāo)物體a’的中心。
[0040] 如圖1至圖4所示,設(shè)當(dāng)激光筆的中心線與第一電機(jī)輸出軸共線時(shí),激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置為O’;定義第二電機(jī)輸出軸與X軸平行時(shí),第二電機(jī)與X軸之間的夾角為0°。
[0041] 上述的步驟3具體包含:
[0042] 步驟3-1:在圖像平面A’中計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大小,第一電機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)至θ±90°角位置;
[0043] 步驟3-2:攝像模塊實(shí)時(shí)拍攝獲取激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’并與目標(biāo)物體投影位置Q’進(jìn)行比較,第二電機(jī)驅(qū)動激光筆的自由端以固定端為中心擺動,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。
[0044] 也就是說,在本實(shí)施例中,使圖像平面A’上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合的過程,是首先通過計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大小,再通過驅(qū)動激光筆的自由端擺動來實(shí)現(xiàn)的。在本實(shí)施例中,該光點(diǎn)指示機(jī)器人為導(dǎo)購機(jī)器人,具體來說,導(dǎo)購機(jī)器人的工作過程就是這樣的:首先,設(shè)置在導(dǎo)購機(jī)器人中的激光指示模塊發(fā)射激光光束,與此同時(shí),設(shè)置在導(dǎo)購機(jī)器人中的攝像模塊拍攝待指示物體,比如:超市貨架上的各種商品,形成圖像平面A’,并在所述圖像平面A’上設(shè)置相互垂直的X軸和Y軸。使用者可以根據(jù)攝像模塊拍攝到的超市貨架上的各種物品,通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體a’、b’、c’和d’中的目標(biāo)物體a’,也就是需要購買的那件商品,獲取該商品位于圖像平面A’上的投影位置Q’。根據(jù)使用者的需要或操作習(xí)慣,輸入模塊可以采用多種結(jié)構(gòu)形式,可以通過鼠標(biāo)或觸摸屏點(diǎn)擊確定需要購買的商品;也可以將圖像平面劃分為具有具體位置編碼的單元格,通過鍵盤或音頻輸入所需要購買的商品所在單元格的編碼信息。一旦通過上述的各種輸入模塊確定所需要購買的商品之后,使用者就可以通過移動激光指示模塊,使圖像平面A’上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和所需購買商品投影位置Q’重合,使激光指示位置指示在所需購買的商品上。通常的指示位置為商品的中心,當(dāng)然,這種指示方法也有可能出現(xiàn)誤差,但商品本身都具有一定的體積,即使存在一些指示誤差,也可以保證對所需購買商品的正確指示,進(jìn)一步的,如果商品本身體積較小,還可以通過信號輸入模塊對激光指示位置進(jìn)一步微調(diào),如通過光點(diǎn)指示機(jī)器人本體或遠(yuǎn)程控制終端上的鍵盤模塊的上下左右按鍵移動,控制模塊對應(yīng)控制激光點(diǎn)移動,確保激光點(diǎn)指示在所需購買的商品上。
[0045] 另外,除了本實(shí)施例中上述的導(dǎo)購機(jī)器人之外,所述的光點(diǎn)指示機(jī)器人還可以為指路機(jī)器人。
[0046] 實(shí)施例二
[0047] 使圖像平面A’上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和所需購買商品投影位置Q’重合,除了上述首先通過計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大小,再通過驅(qū)動激光筆的自由端擺動來實(shí)現(xiàn)的一種工作方式之外,在本實(shí)施例中還提供另外一種工作方式。
[0048] 結(jié)合圖3和圖4所示,具體來說,在本實(shí)施例中,設(shè)當(dāng)激光筆的中心線與第一電機(jī)輸出軸共線時(shí),激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置為O’;攝像模塊中鏡頭的焦點(diǎn)N與圖像平面A’之間的距離為d;定義第二電機(jī)輸出軸與X軸平行時(shí),第二電機(jī)與X軸之間的夾角為0°,[0049] 所述步驟3具體包含:
[0050] 步驟3-1’:在圖像平面A’中計(jì)算出直線O’Q’與X軸之間夾角θ的大??;根據(jù)焦點(diǎn)N與圖像平面A’之間的距離為d,在平面O’NQ’中計(jì)算出∠O’NQ’的大小為α;
[0051] 步驟3-2’:分別或同時(shí)驅(qū)動第一、第二電機(jī),第二電機(jī)旋轉(zhuǎn)至θ±90°角,激光筆擺動至α角,使激光點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。
[0052] 也就是說,在實(shí)施例二中,使圖像平面A’上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合的過程,是首先根據(jù)焦點(diǎn)N與圖像平面A’之間的距離為d,計(jì)算出α角的大??;然后直接擺動激光筆至α角即可。
[0053] 本實(shí)施例中的其他技術(shù)特征與實(shí)施例一相同,請參照前述內(nèi)容,在此不再贅述。
[0054] 實(shí)施例三
[0055] 另外,所述激光指示模塊中驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置,除了實(shí)施例一和實(shí)施例二中所述的結(jié)構(gòu)之外,所述驅(qū)動裝置還可以包括第三電機(jī)和第四電機(jī),第三電機(jī)和第四電機(jī)分別驅(qū)動激光筆沿相互垂直的X軸方向和Y軸方向擺動。采用這種驅(qū)動裝置的機(jī)器人的動作過程也與前述兩個(gè)實(shí)施例中有所不同,指示方法的前兩個(gè)步驟與實(shí)施例一、二相同,而步驟3則有一些差異,具體來說,攝像模塊實(shí)時(shí)拍攝獲取激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’并與目標(biāo)物體投影位置Q’進(jìn)行比較,步驟3具體包含:沿X軸方向擺動激光筆,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’點(diǎn)與目標(biāo)物體投影位置Q’點(diǎn)的X軸坐標(biāo)相同;沿Y軸方向擺動激光筆,直至激光點(diǎn)在圖像平面上的投影位置P’點(diǎn)與目標(biāo)物體投影位置Q’點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)相同。也就是說,在本實(shí)施例中,是通過兩個(gè)
電動機(jī),分別驅(qū)動激光筆沿X方向和Y方向擺動,完成使激光點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合的指示過程。
[0056] 綜上所述,本發(fā)明所提供的光點(diǎn)指示機(jī)器人及其光點(diǎn)指示方法,激光指示模塊發(fā)射激光光束,攝像模塊拍攝待指示物體形成圖像平面,并在圖像平面上設(shè)置相互垂直的X軸和Y軸;根據(jù)攝像模塊拍攝到的待指示物體的圖像平面所顯示的內(nèi)容,通過信號輸入模塊輸入信息確定待指示物體中的目標(biāo)物體,獲取位于圖像平面上的目標(biāo)物體投影位置Q’;移動激光指示模塊,使圖像平面上激光點(diǎn)實(shí)時(shí)投影位置P’和目標(biāo)物體投影位置Q’重合。本發(fā)明將目標(biāo)物體三維空間的定位轉(zhuǎn)化到二維空間,包括目標(biāo)物體與激光點(diǎn)二維空間坐標(biāo)的獲取以及將激光點(diǎn)移動到目標(biāo)物體處所進(jìn)行的計(jì)算,計(jì)算量小,指示位置快速準(zhǔn)確。