具有双模式摄像的警示机器人及控制方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及具有双模式摄像的警示机器人及控制方法。

背景技术：

高速公路车速快、流量大、承担了全国70％客运和40％货运量,是道路交通运输主动脉。随着高速公路事业的蓬勃发展，高速公路存在的问题也进一步凸显。高速公路交通流量大和道路基建设施不完善、交通管理相对落后之间的矛盾日益严重。近几年来高速公路交通安全事故隐患突出、事故发生率急剧上升、事故造成的损失严重，给辖区内群众生产、生活造成极大的危害。

目前车辆如果在高速公路行驶的过程中出现故障时，通常都是通过在距离车辆后方100～300米的位置放置警示牌，用于提醒后方车辆注意前方事故车辆，避免发生追尾等交通事故。由于人的惰性，人们通常不会按照规定去放置警示牌，就算按照规定去放置警示牌，放置时间也很长，速度缓慢。经研究表明：二次事故的发生概率与警示牌放置时间成正比，即放置时间越短，二次事故的发生概率越小。另外，人徒步在高速公路上行走去放置警示牌，就有可能会酿成更大的交通意外。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种能够快速放置，且可以保证驾驶员人身安全的具有具有双模式摄像的警示机器人，本发明还提供该警示机器人的控制方法。

具有双模式摄像的警示机器人，包括移动载体，该移动载体的底板上设置有两个驱动轮和两个转向轮，所述驱动轮与驱动电机连接，所述转向轮与转向电机连接，所述移动载体的内腔通过分隔板分割形成第一腔室和第二腔室，在所述第一腔室中设有电源模块和控制器，在所述第二腔室中设置有警示牌以及用于控制所述警示牌转动的旋转机构，在所述移动载体上还设有可转动的圆形转台，圆形转台上还固定安装有CCD摄像头、红外摄像头和光感传感器，光感传感器用于检测外部环境的光照强度信息，CCD摄像头用于获取白天的路面图像信息并传送至所述控制器，红外摄像头用于获取夜晚的路面图像信息并传送至所述控制器，控制器通过图像识别获取CCD摄像头或红外摄像头上传图片中路面交通标示线的位置信息，并基于该位置信息控制所述移动载体沿所述路面交通标示线前进或后退。

优选地，所述旋转机构包括两个并排设置在移动载体第二腔室底面上的卷簧，以及穿过两个卷簧的轴线设置的转轴；卷簧的一端固定在转轴上，另一端固定在同一个移动载体侧板上；还包括若干个套设在转轴外的安装环，安装环的外表面向外延伸形成连接部与警示牌的底部固定；还包括设置在移动载体内与拉伸状态的卷簧平行的侧板上的滑槽，滑槽靠近移动载体中部的一端向上弯曲形成优弧段；所述转轴的端部通过连接件在滑槽中滑动。

优选地，所述连接件包括连接板，连接板的两个侧面分别向外凸出设有凸部，两个凸部的距离等于滑槽中优弧段所对应的圆中的直径，连接板一凸部嵌入所述滑槽中滑动，另一凸部与所述转轴的端部可转动连接。

优选地，所述控制器还用于分别对CCD摄像头和红外摄像头进行标定，标定方法如下：首先预设有CCD标准图片和红外标准图片，CCD标准图片通过将CCD摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后拍照得到；红外标准图片通过将红外摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后拍照得到；控制器识别并得到CCD标准图片和红外标准图片中交通标示线的位置信息；

所述控制器控制移动载体移动的方法为：当控制器接收到CCD摄像头或红外摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息，并对比CCD标准图片或红外标准图片中交通标示线的位置信息，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向，直至拍摄的图片交通标示线的位置信息与标准图片交通标示线的位置信息匹配，移动载体沿着交通标示线前进或后退。

优选地，所述控制器还用于分别对CCD摄像头和红外摄像头进行标定，标定方法如下：分别将CCD摄像头或红外摄像头旋转至预设的拍摄点，并拍摄移动载体到交通标示线的不同真实距离下的路面信息，识别拍摄的图片中交通标示线的位置信息，并绘制CCD摄像头或红外摄像头对应的移动载体到交通标示线的真实距离和图片中交通标示线的位置信息的曲线图；

所述控制器控制移动载体移动的方法为：当控制器接收到CCD摄像头或红外摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息，并结合CCD摄像头或红外摄像头对应的曲线表得到该图片对应的移动载体到交通标示线的真实距离，判断该真实距离是否等于标准距离，如果不等于，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向，直至真实距离与标准距离匹配，移动载体沿着交通标示线前进或后退。

优选地，所述光感传感器用于检测外部环境的光照强度，并传输给所述控制器，控制器用于根据光感传感器检测的数据控制移动载体前进的距离。

优选地，所述移动载体外表面上还安装有雨水探测器，雨水探测器用于检测外部环境的雨量情况并传输给所述控制器，控制器用于根据雨水探测器检测的数据判断是否下雨，并根据判断结果控制移动载体前进的距离。

一种上述具有双模式摄像的警示机器人的控制方法，包括以下步骤：

S1：旋转警示牌处于竖立状态，按下所述警示机器人的启动按键；

S2：控制器读取光感传感器的检测数据，并判断当前处于白天还是夜晚；当处于白天时，控制器确定初始移动距离为预设的白天移动距离；当处于夜晚时，控制器确定初始移动距离为预设的夜晚移动距离；

S3：控制器读取雨水探测器的检测数据，当控制器根据检测数据判断当前处于雨天时，控制器确定最终移动距离等于始移动距离和预设的雨天补偿距离的总和；

S4：控制器驱动转向电机和驱动电机工作，控制警示机器人行驶到车辆后方距离为最终移动距离的位置处。

优选地，所述步骤S1具体为：

S11：对CCD摄像头进行标定：将CCD摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后，按下所述警示机器人的第一标定按键，控制器读取CCD摄像头拍摄的图片，定义为CCD标准图片；控制器识别并得到CCD标准图片中交通标示线的位置信息；

S12：对红外摄像头进行标定：将红外摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后，按下所述警示机器人的第二标定按键，控制器读取红外摄像头拍摄的图片，定义为红外标准图片；控制器识别并得到红外标准图片中交通标示线的位置信息；

S13：旋转警示牌处于竖立状态，按下所述警示机器人的启动按键。

优选地，所述步骤S4具体为：

S41：当控制器接收到摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息；

S42：控制器判断当前警示机器人到车辆后方距离是否到达最终移动距离；如果否，执行步骤S43；如果是，控制器控制转向电机和驱动电机停止工作；

S43：控制器通过光感传感器判断当前是白天还是夜晚；

S44：如果是白天，控制器判断图片交通标示线的位置信息与CCD标准图片交通标示线的位置信息是否匹配；如果不匹配，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向；如果匹配，控制转向电机和驱动电机工作，保持当前移动载体前进或后退的方向；

S45：如果是夜晚，控制器判断图片交通标示线的位置信息与红外标准图片交通标示线的位置信息是否匹配；如果不匹配，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向；如果匹配，控制转向电机和驱动电机工作，保持当前移动载体前进或后退的方向。

由上述技术方案可知，本发明提供的具有双模式摄像的警示机器人，设有警示牌，能够自行行驶到车辆后方安全距离放置，提醒后方车辆注意前方事故车辆，不需要驾驶员徒步在高速公路上行走去放置警示牌，保证驾驶员人身安全，同时设有CCD摄像头和红外摄像头，能够准确地拍摄出白天或夜晚的路面安信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本具有红外摄像头的警示机器人的结构示意图。

图2为本警示机器人中连接件的结构示意图。

图3为本警示机器人的电路模块框图。

图中，1-移动载体，2-警示牌，3-第一腔室，4-第二腔室，5-转向轮，6-驱动轮，7-驱动电机，8-安装环，9-转轴，10-滑槽，11-卷簧，12-连接件，13-圆形转台，15-CCD摄像头，16-光感传感器，17-红外摄像头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例：

具有红外摄像头的警示机器人，如图1-3所示，包括移动载体1，该移动载体1的底板上设置有两个驱动轮6和两个转向轮5，所述驱动轮6与驱动电机7连接，所述转向轮5与转向电机连接，所述移动载体1的内腔通过分隔板分割形成第一腔室3和第二腔室4，在所述第一腔室3中设有电源模块和控制器，在所述第二腔室4中设置有警示牌2以及用于控制所述警示牌2转动的旋转机构，在所述移动载体上还设有可转动的圆形转台13，圆形转台13上还固定安装有CCD摄像头15、红外摄像头17和光感传感器16，光感传感器16用于检测外部环境的光照强度信息，CCD摄像头15用于获取白天的路面图像信息并传送至所述控制器，红外摄像头17用于获取夜晚的路面图像信息并传送至所述控制器，控制器通过图像识别获取CCD摄像头或红外摄像头上传图片中路面交通标示线的位置信息，并基于该位置信息控制所述移动载体沿所述路面交通标示线前进或后退。

具体实施时，所述移动载体为智能小车，所述警示牌上还设有声光报警器，用于发出声光报警，警示效果更好。所述警示牌收纳在移动载体内，移动载体侧板上端还设有与警示牌对应的卡槽，用于容纳警示牌。机器人通过控制器控制驱动电机和转向电机工作，从而控制移动载体前进、后退以及转向。考虑到不同的交通路况以及提供有效的警示作用，该机器人能够沿着交通标示线前进、后退或拐弯，在车辆所处的车道内行走，不需要驾驶员手动操作控制，使用方便。旋转机构能够带动警示牌旋转，当不使用时，将警示牌收纳在移动载体内，但使用时，将警示牌旋转处于竖立状态。图片中的交通标示线的位置信息包括交通标示线到图片边缘的距离。本发明提供的具有双模式摄像的警示机器人，设有警示牌，能够自行行驶到车辆后方安全距离放置，提醒后方车辆注意前方事故车辆，不需要驾驶员徒步在高速公路上行走去放置警示牌，保证驾驶员人身安全，同时设有CCD摄像头和红外摄像头，能够准确地拍摄出白天或夜晚的路面安信息。

CCD摄像头具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性。红外摄像头穿透力强，照射距离远，画质细腻清晰。夜晚通过红外摄像头拍摄，能够解决CCD相机在夜晚拍摄时由于光线不足，拍摄图片清晰度差的缺陷。这样不管在任何时间内，该机器人都能够拍摄出清晰的路面信息。

所述旋转机构包括两个并排设置在移动载体第二腔室底面上的卷簧11，以及穿过两个卷簧11的轴线设置的转轴9；卷簧11的一端固定在转轴9上，另一端固定在同一个移动载体侧板上；还包括若干个套设在转轴外的安装环8，安装环8的外表面向外延伸形成连接部与警示牌2的底部固定；还包括设置在移动载体1内与拉伸状态的卷簧平行的侧板上的滑槽10，滑槽10靠近移动载体中部的一端向上弯曲形成优弧段；所述转轴9的端部通过连接连接件12在滑槽中滑动。

该旋转机构中，卷簧在回复力的作用下，能够将警示牌收回使得警示牌底部靠近与卷簧固定的侧板上。驾驶员可以给警示牌提供外力，推动警示牌，使得转轴在滑槽中滑动，并当转轴滑动至滑槽优弧段中的端部时，转轴卡接在优弧段的端部处，实现警示牌处于竖立状态，优弧段的弧度优选为200°至300度。安装环用于实现卷簧与警示牌的连接，使得卷簧带动转轴转动时，能够带动警示牌沿着卷簧拉伸或恢复的方向移动。

所述连接件12包括连接板，连接板的两个侧面分别向外凸出设有凸部，两个凸部的距离等于滑槽中优弧段所对应的圆中的直径，连接板一凸部嵌入所述滑槽中滑动，另一凸部与所述转轴的端部可转动连接。该连接件通过一凸部嵌入滑槽中滑动，另一凸部与转轴可转动连接，使得转轴能够沿着滑槽滑动至优弧段的端部，两个凸部的距离等于滑槽中优弧段所对应的圆中的直径，保证了当卷簧能够始终紧贴移动载体底板运动时，连接件的凸部能够在整个优弧段中滑动。

本实施例提供了两种识别拍摄头中交通标示线的方法，保证了移动载体能够沿着交通标示线前进或后退。

第一种方法，所述控制器还用于分别对CCD摄像头和红外摄像头进行标定，标定方法如下：首先预设有CCD标准图片和红外标准图片，CCD标准图片通过将CCD摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后拍照得到；红外标准图片通过将红外摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后拍照得到；控制器识别并得到CCD标准图片和红外标准图片中交通标示线的位置信息；

所述控制器控制移动载体移动的方法为：当控制器接收到CCD摄像头或红外摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息，并对比CCD标准图片或红外标准图片中交通标示线的位置信息，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向，直至拍摄的图片交通标示线的位置信息与标准图片交通标示线的位置信息匹配，移动载体沿着交通标示线前进或后退。

标准图片用于作为参照的初始状态，标定时需要保证CCD摄像头和红外摄像头拍摄点不变，所以通过对比当前CCD摄像头或红外摄像头拍摄图片和CCD标准图片或红外标准图片，便能够得到当前机器人到交通标示线的距离。CCD标准图片和红外标准图片以移动载体移动至车道中间后通过CCD摄像头和红外摄像头拍照得到，使得机器人能够在车道中间沿着交通标示线移动，实现直行、拐弯和调头等操作。图片中交通标示线的位置信息包括交通标示线到图片边沿的距离，一般情况下，交通标示线到图片边沿的距离与机器人到交通标示线的真实距离成正比。拍摄的图片交通标示线的位置信息与标准图片交通标示线的位置信息匹配，是指拍摄的图片交通标示线的位置信息与标准图片交通标示线的位置信息相同。

第二种方法，所述控制器还用于分别对CCD摄像头和红外摄像头进行标定，标定方法如下：分别将CCD摄像头或红外摄像头旋转至预设的拍摄点，并拍摄移动载体到交通标示线的不同真实距离下的路面信息，识别拍摄的图片中交通标示线的位置信息，并绘制CCD摄像头或红外摄像头对应的移动载体到交通标示线的真实距离和图片中交通标示线的位置信息的曲线图；

所述控制器控制移动载体移动的方法为：当控制器接收到CCD摄像头或红外摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息，并结合CCD摄像头或红外摄像头对应的曲线表得到该图片对应的移动载体到交通标示线的真实距离，判断该真实距离是否等于标准距离，如果不等于，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向，直至真实距离与标准距离匹配，移动载体沿着交通标示线前进或后退。

该方法预先绘制曲线图，用于表示移动载体到交通标示线的真实距离和图片中交通标示线的位置信息的关系。标准距离优选为车道中间到交通标示线的距离，避免机器人行驶偏离原车道。该方法同意能够实现机器人沿着交通标示线在车道内行驶，实现直行、拐弯和调头等操作。

控制器用于根据光感传感器检测的数据控制移动载体前进的距离。由于夜晚视线不好，这样控制器能够判断当前是白天还是夜晚，如果当前为夜晚，就需要机器人运动到距离移动载体后方更远的距离，起到的更好的警示效果。

所述移动载体外表面上还安装有雨水探测器，雨水探测器用于检测外部环境的雨量情况并传输给所述控制器，控制器用于根据雨水探测器检测的数据判断是否下雨，并根据判断结果控制移动载体前进的距离。由于雨天会影响视线，所以该控制器能够通过雨水探测器判断是否下雨，如果是雨天，就需要机器人运动到距离移动载体后方更远的距离。

该机器人还能够准确地行驶到规定的距离。所述控制器根据预设车速控制移动载体匀速运动。还包括设置在移动载体中第一腔室内的距离检测模块，距离检测模块用于记录移动载体行驶时间，并根据所述预设车速和行驶时间计算移动载体行驶距离。移动载体行驶距离＝车速*行驶时间，通过计算移动载体行驶距离能够实时跟踪到机器人到移动载体的距离。

所述距离检测模块还预设有预计行驶距离，距离检测模块根据预设车速和预计行驶距离计算得到预计行驶时间；当距离检测模块检测到移动载体行驶时间到达预计行驶时间后，生成停止命令传输给控制器，控制器根据停止命令控制驱动电机停止工作。预计行驶时间＝预计行驶距离/车速,当移动载体行驶时间到达预计行驶时间时，说明机器人当前与车辆的距离为预计行驶距离，此时，不需要机器人继续行驶。

一种上述具有双模式摄像的警示机器人的控制方法，包括以下步骤：

S1：旋转警示牌处于竖立状态，按下所述警示机器人的启动按键；

S2：控制器读取光感传感器的检测数据，并判断当前处于白天还是夜晚；当处于白天时，控制器确定初始移动距离为预设的白天移动距离；当处于夜晚时，控制器确定初始移动距离为预设的夜晚移动距离；

S3：控制器读取雨水探测器的检测数据，当控制器根据检测数据判断当前处于雨天时，控制器确定最终移动距离等于始移动距离和预设的雨天补偿距离的总和；

S4：控制器驱动转向电机和驱动电机工作，控制警示机器人行驶到车辆后方距离为最终移动距离的位置处。

具体实施时，白天移动距离小于夜晚移动距离，白天移动距离一般为100-200米，夜晚移动距离一般为150-250米。由于雨天路滑且视线不好，所以下雨天，机器人就需要行驶到更远的地方，雨天补偿距离一般为50-100米。

所述步骤S1具体为：

S11：对CCD摄像头进行标定：将CCD摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后，按下所述警示机器人的第一标定按键，控制器读取CCD摄像头拍摄的图片，定义为CCD标准图片；控制器识别并得到CCD标准图片中交通标示线的位置信息；

S12：对红外摄像头进行标定：将红外摄像头旋转至预设的拍摄点，将移动载体移动至车道中间后，按下所述警示机器人的第二标定按键，控制器读取红外摄像头拍摄的图片，定义为红外标准图片；控制器识别并得到红外标准图片中交通标示线的位置信息；

S13：旋转警示牌处于竖立状态，按下所述警示机器人的启动按键。

所述步骤S4具体为：

S41：当控制器接收到摄像头拍摄的图片时，识别并得到该图片中交通标示线的位置信息；

S42：控制器判断当前警示机器人到车辆后方距离是否到达最终移动距离；如果否，执行步骤S43；如果是，控制器控制转向电机和驱动电机停止工作；

S43：控制器通过光感传感器判断当前是白天还是夜晚；

S44：如果是白天，控制器判断图片交通标示线的位置信息与CCD标准图片交通标示线的位置信息是否匹配；如果不匹配，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向；如果匹配，控制转向电机和驱动电机工作，保持当前移动载体前进或后退的方向；

S45：如果是夜晚，控制器判断图片交通标示线的位置信息与红外标准图片交通标示线的位置信息是否匹配；如果不匹配，控制转向电机和驱动电机工作，调整移动载体前进或后退的方向；如果匹配，控制转向电机和驱动电机工作，保持当前移动载体前进或后退的方向。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。