基于图像识别的滑行机器人的制作方法

本发明涉及图像分析领域，尤其涉及一种基于图像识别的滑行机器人。

背景技术：

早期的冰车是从雪上爬犁演变过来的，他可以更适用于封冻的江面及河面拖拉物品速度更快，时间应该是解放前期甚至更久远。后来随就演变成孩子们的玩具。他的出现与发展与其他传统物件及文化一样是一个演化过程。

现有技术中的冰车结构粗糙，甚至有很多是手工制品，在设计上存在先天的劣势，同时材料方面也较为原始，导致在滑行时容易形成车体不稳、动力不足、行车困难以及容易撞车等问题，尤其在乘客为儿童时，上述问题更加明显，从而损害了冰车的娱乐性，并很有可能对原本自理能力差的儿童乘客造成严重的人身伤害。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像识别的滑行机器人，改造现有技术中冰车，有机地增加了各种辅助行驶设备和各种辅助安全设施，在方便儿童乘客乘坐的同时，避免各种事故发生。

相比较现有技术，本发明具有以下几个重要发明点：

(1)通过增重，避免车体不稳；

(2)通过电机设备，为儿童滑冰提供辅助动力；

(3)增加负荷不足提醒设备，方便负重的增加；

(4)倒三角冰刃结构，提高车行速度；

(5)倾斜角控制设备，自适应将儿童撞车后果降到最低；

(6)行驶辅助设备，保证车体行驶在安全方向。

根据本发明的一方面，提供了一种基于图像识别的滑行机器人，所述冰车包括座椅结构、底座结构、红外检测设备和图像分析设备，所述座椅结构包括椅背、椅座、椅体左侧平板、椅体右侧平板和椅腿，所述底座结构包括左侧冰刀、右侧冰刀和防撞平板，所述红外检测设备包括左侧红外传感器和右侧红外传感器，所述图像分析设备包括图像采集器和图像处理器；

所述左侧红外传感器和所述右侧红外传感器分别位于所述椅体左侧平板和所述椅体右侧平板上，用于分别检测左侧障碍物距离和右侧障碍物距离，所述图像采集器和所述图像处理器位于防撞平板上，所述图像采集器用于采集前方图像，所述图像处理器用于对所述前方图像进行景象分析。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中：所述防撞平板为倾斜式平板，所述左侧冰刀和所述右侧冰刀形成了底座平面，所述防撞平板所在平面相对于所述底座平面倾斜向上，所述防撞平板与所述底座平面呈小于等于35度的倾斜角；所述左侧红外传感器和所述右侧红外传感器具有各自的防撞外壳，所述图像采集器和所述图像处理器同处于一个防撞外壳内。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中，还包括：车体驱动设备，位于所述底座结构上，用于对所述冰车的行进方向和行进速度进行实时控制；Intel的MCS-296控制芯片，设置在所述椅座下方，分别与所述车体驱动设备、所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器连接，用于接收所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器的输出，并基于所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器的输出向所述车体驱动设备发送车体驱动信号，以确定所述车体驱动设备对所述冰车的实时控制策略；

其中，所述车体驱动设备包括自动刹车器、直流电机和方向控制仪，所述直流电机与所述方向控制仪连接，所述自动刹车器和所述直流电机都与所述MCS-296控制芯片连接，用于接收所述车体驱动信号，所述直流电机和所述自动刹车器不同时操作；

其中，所述自动刹车器位于底座结构上，用于在接收到所述车体驱动信号后，基于所述车体驱动信号确定是否对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀进行刹车操作；

其中，所述直流电机位于所述底座结构上，用于在接收到所述车体驱动信号后，基于所述车体驱动信号确定发往所述方向控制仪的驱动方向，所述驱动方向为左向、右向、加速或倒车。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中，还包括：重量传感器，设置在所述椅座下方，用于实时检测所述椅座上方人体的重量以作为目标重量输出；倾斜角控制设备，设置在所述防撞平板上，与所述重量传感器连接，用于接收所述目标重量，并基于所述目标重量确定所述防撞平板与所述底座平面所呈的倾斜角，所述目标重量越大，所述倾斜角越小，其中，所述防撞平板与所述底座平面所呈的倾斜角为15度、20度、25度、30度或35度；

增重提醒设备，设置在所述椅座下方，包括负荷容器和语音控制芯片，所述语音控制芯片与所述重量传感器连接，用于在所述目标重量小于预设重量阈值时，播放车体负重不足信息，并基于所述目标重量与所述预设重量阈值的差值确定播放内容以提醒工作人员向所述负荷容器中增加的负荷铅块数量，其中，所述差值越大，所述播放内容对应的负荷铅块数量越多；

冰刀开合设备，设置在所述底座结构上，与所述直流电机连接，用于基于所述驱动方向确定对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀的控制策略；其中，所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都包括前向展开机构和后向展开结构，前向展开机构用于展开或收缩前端倒三角体冰刃，后向展开机构用于展开或收缩后端倒三角体冰刃；

其中，所述冰刀开合设备基于所述驱动方向确定对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀的控制策略包括：当所述驱动方向为左向、右向或加速时，控制所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都展开前向展开机构并收缩后端倒三角体冰刃，当所述驱动方向为倒车时，控制所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都收缩前向展开机构并展开后端倒三角体冰刃；

其中，所述直流电机还在所述冰车当前滑行速度小于预设速度阈值时，确定发往所述方向控制仪的驱动方向为加速。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中：所述语音控制芯片还用于在所述目标重量大于等于所述预设重量阈值时，停止对车体负重不足信息的播放。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中，还包括：MMC存储卡，设置在所述椅座下方，与增重提醒设备连接，用于预先存储所述预设重量阈值。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中，还包括：环境光检测设备，位于防撞平板上，用于实时检测所述冰车所在环境的光照亮度；LED阵列，位于防撞平板上，与所述环境光检测设备连接，用于接收所述光照亮度，并在所述光照亮度小于等于预设亮度阈值时，为所述图像采集器的图像采集提供辅助照明光；其中，LED阵列为高密度LED阵列，可以提供高强度并突出目标外形轮廓特征的辅助照明光。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中：所述图像采集器为CCD图像传感器，并与所述环境光检测设备、所述LED阵列、所述图像传感器集成在同一块集成电路板上。

更具体地，在所述基于图像识别的滑行机器人中：所述MMC存储卡还分别与所述LED阵列和所述直流电机连接，还用于预先存储所述预设亮度阈值和所述预设速度阈值。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的滑行机器人的结构示意图。

图2为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的滑行机器人的红外检测设备的结构方框图。

附图标记：1座椅结构；2底座结构；11椅体右侧平板；12椅体左侧平板；21防撞平板；22A左侧冰刀；22B右侧冰刀；3红外检测设备；31左侧红外传感器；32右侧红外传感器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于图像识别的滑行机器人的实施方案进行详细说明。

常见的冰车类型包括但不限于以下两种：

1、双腿冰车，材料多数是木板及木方和冰刀组成，冰刀有好有坏，配上一副用原木杆钉上大号钢钉后把钢钉头磨尖的冰扎，即可完成冰车的构造，这种类型的冰车的玩法为：坐着滑得慢，跪着滑得快，且灵活性不好。

2、单腿冰车，材料也是一木头为主，用一根冰刀在底下，速度及灵活性非双腿冰车能比，滑起来平衡特别难掌握，需练习一段时间方能滑的起来，这种类型的冰车更适合成人玩。

然而上述类型冰车都具有驾驶性能不高、安全性能低下的技术问题，无法满足人们对娱乐性、便捷性以及安全性的要求，对于儿童乘客来说，上述问题尤为显著。为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像识别的滑行机器人，从而解决了上述技术问题。

图1为根据本发明实施方案示出的基于图像识别的滑行机器人的结构方框图，所述冰车包括座椅结构、底座结构、红外检测设备和图像分析设备，所述座椅结构包括椅背、椅座、椅体左侧平板、椅体右侧平板和椅腿，所述底座结构包括左侧冰刀、右侧冰刀和防撞平板；

所述红外检测设备包括左侧红外传感器和右侧红外传感器，所述图像分析设备包括图像采集器和图像处理器，如图2所示；

所述左侧红外传感器和所述右侧红外传感器分别位于所述椅体左侧平板和所述椅体右侧平板上，用于分别检测左侧障碍物距离和右侧障碍物距离，所述图像采集器和所述图像处理器位于防撞平板上，所述图像采集器用于采集前方图像，所述图像处理器用于对所述前方图像进行景象分析。

接着，继续对本发明的基于图像识别的滑行机器人的具体结构进行进一步的说明。

在所述冰车中：所述防撞平板为倾斜式平板，所述左侧冰刀和所述右侧冰刀形成了底座平面，所述防撞平板所在平面相对于所述底座平面倾斜向上，所述防撞平板与所述底座平面呈小于等于35度的倾斜角；所述左侧红外传感器和所述右侧红外传感器具有各自的防撞外壳，所述图像采集器和所述图像处理器同处于一个防撞外壳内。

所述冰车还包括：车体驱动设备，位于所述底座结构上，用于对所述冰车的行进方向和行进速度进行实时控制；Intel的MCS-296控制芯片，设置在所述椅座下方，分别与所述车体驱动设备、所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器连接，用于接收所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器的输出，并基于所述左侧红外传感器、所述右侧红外传感器和所述图像处理器的输出向所述车体驱动设备发送车体驱动信号，以确定所述车体驱动设备对所述冰车的实时控制策略；

其中，所述车体驱动设备包括自动刹车器、直流电机和方向控制仪，所述直流电机与所述方向控制仪连接，所述自动刹车器和所述直流电机都与所述MCS-296控制芯片连接，用于接收所述车体驱动信号，所述直流电机和所述自动刹车器不同时操作；

其中，所述自动刹车器位于底座结构上，用于在接收到所述车体驱动信号后，基于所述车体驱动信号确定是否对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀进行刹车操作；

其中，所述直流电机位于所述底座结构上，用于在接收到所述车体驱动信号后，基于所述车体驱动信号确定发往所述方向控制仪的驱动方向，所述驱动方向为左向、右向、加速或倒车。

所述冰车还包括：重量传感器，设置在所述椅座下方，用于实时检测所述椅座上方人体的重量以作为目标重量输出；倾斜角控制设备，设置在所述防撞平板上，与所述重量传感器连接，用于接收所述目标重量，并基于所述目标重量确定所述防撞平板与所述底座平面所呈的倾斜角，所述目标重量越大，所述倾斜角越小，其中，所述防撞平板与所述底座平面所呈的倾斜角为15度、20度、25度、30度或35度；

增重提醒设备，设置在所述椅座下方，包括负荷容器和语音控制芯片，所述语音控制芯片与所述重量传感器连接，用于在所述目标重量小于预设重量阈值时，播放车体负重不足信息，并基于所述目标重量与所述预设重量阈值的差值确定播放内容以提醒工作人员向所述负荷容器中增加的负荷铅块数量，其中，所述差值越大，所述播放内容对应的负荷铅块数量越多；

冰刀开合设备，设置在所述底座结构上，与所述直流电机连接，用于基于所述驱动方向确定对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀的控制策略；其中，所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都包括前向展开机构和后向展开结构，前向展开机构用于展开或收缩前端倒三角体冰刃，后向展开机构用于展开或收缩后端倒三角体冰刃；

其中，所述冰刀开合设备基于所述驱动方向确定对所述左侧冰刀和所述右侧冰刀的控制策略包括：当所述驱动方向为左向、右向或加速时，控制所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都展开前向展开机构并收缩后端倒三角体冰刃，当所述驱动方向为倒车时，控制所述左侧冰刀和所述右侧冰刀都收缩前向展开机构并展开后端倒三角体冰刃；

其中，所述直流电机还在所述冰车当前滑行速度小于预设速度阈值时，确定发往所述方向控制仪的驱动方向为加速。

在所述冰车中：所述语音控制芯片还用于在所述目标重量大于等于所述预设重量阈值时，停止对车体负重不足信息的播放。

所述冰车还包括：MMC存储卡，设置在所述椅座下方，与增重提醒设备连接，用于预先存储所述预设重量阈值。

所述冰车还包括：环境光检测设备，位于防撞平板上，用于实时检测所述冰车所在环境的光照亮度；LED阵列，位于防撞平板上，与所述环境光检测设备连接，用于接收所述光照亮度，并在所述光照亮度小于等于预设亮度阈值时，为所述图像采集器的图像采集提供辅助照明光；其中，LED阵列为高密度LED阵列，可以提供高强度并突出目标外形轮廓特征的辅助照明光。

在所述冰车中：所述图像采集器为CCD图像传感器，并与所述环境光检测设备、所述LED阵列、所述图像传感器集成在同一块集成电路板上。

在所述冰车中：所述MMC存储卡还分别与所述LED阵列和所述直流电机连接，还用于预先存储所述预设亮度阈值和所述预设速度阈值。

另外，可替换地，可以采用Intel的MCS-296控制芯片的内置存储RAM替换所述MMC存储卡，以分别与所述LED阵列和所述直流电机连接，用于预先存储所述预设亮度阈值和所述预设速度阈值。

采用本发明的基于图像识别的滑行机器人，针对现有技术中缺乏行驶能力强且安全性能优越的儿童定制冰车的技术问题，通过引入各种行驶辅助设备以提高儿童冰车的稳定性和驾驶性能，同时还通过引入各种安全辅助设备以提高儿童冰车的可靠性，能够将碰撞事故的危害降到最低。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。