带有机械臂的汽车的大视角成像监控及自动步行系统的制作方法

本发明属于汽车技术领域，具体涉及带有机械臂的汽车的大视角成像监控及自动步行系统。

背景技术

汽车的发展不仅对社会经济造成了巨大影响，对人类生活也带来了重要的促进作用。汽车已经成为人们出行的主要交通工具之一，拥有汽车的家庭也是越来越多。在现有技术中，为了增加汽车行车停车的安全性，一般会采用在车辆上安装倒车雷达等装置，其能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，接触了驾驶员泊车、倒车和启动车时前后左右探视所引起的困扰，大大减少了驾驶员的视野死角，提高了驾驶的安全性。

但是，仅仅采用倒车雷达无法从根本上解决问题，倒车雷达一般仅以声音提示来提醒驾驶员，这样的提醒不够直观；在车辆上安装摄像头对场景进行监控，但是仍然具有监控盲点，采用的全景摄像头容易带来数据误差，在运动目标检测和数据跟踪上不是很准确，为汽车的监控带来诸多不便。近年来，人机交互技术发展迅速，人机交互主要是通过相关设备识别人的各种行为动作、身体姿势等于计算机虚拟环境进行互动，实现游戏、操作训练、健身等功能，其中捕获人体的活动是关键所在。现如今已经出现了通过人机交互技术对机械臂进行控制的技术，通过捕获人体手臂的运动对机械臂进行控制，但是对该技术进行控制时，需要人的手臂一直进行移动，虽然使得机械臂可以完成许多复杂的操作，但是大大浪费了人力资源，使得机械臂在工作时，仍然需要手臂进行操作。现如今已经出现了安装有机械臂的汽车，通过所安装的机械臂可实现汽车的步行，但是在野外遇到山体滑坡或道路封堵等情况时，人在车上无法对机械臂进行较好的控制，必须得把头伸出窗外去观察地势情况，十分麻烦，同时也无法对机械臂的行走路径进行较好的控制，无法保证机械臂的最佳行走路线，从而无法保证汽车的安全。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提出带有机械臂的汽车的大视角成像监控及自动步行系统，该系统可对汽车周围的环境、路况等进行实时监测，将周围的画面等信息显示在3d成像眼镜上，人们只需转动3d成像眼镜的方位便可对汽车周围进行观察，根据3d成像眼镜所显示的画面通过机械臂控制台对机械臂进行自动控制，保证选择汽车的行走效率，保证汽车和人的安全，提高了机械臂的工作效率。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

带有机械臂的汽车的大视角成像监控及自动步行系统，包括多个摄像头、地形感知装置、3d成像眼镜、车载控制终端、四个机械臂以及机械臂控制台，多个摄像头、地形感知装置均位于汽车外部，车载控制终端和机械臂控制台均位于汽车内部，四个机械臂分别位于汽车两侧的底部；

汽车的前侧、后侧、左侧、右侧、顶部、底部以及四角处均设有用于对汽车周围画面进行实时拍摄的摄像头；各个位置的摄像头均与汽车转动连接；

地形感知装置包括用于感知汽车运行时姿态信息的陀螺仪传感器和用于测量汽车与其他物体距离的激光测距仪，该陀螺仪传感器位于汽车中心位置，所述激光测距仪有四个且分别位于汽车的四侧；

所述3d成像眼镜包括用于显示汽车周围画面信息、汽车姿态信息以及汽车与周围物体距离信息的3d显示屏，3d显示屏中显示3d成像眼镜相对汽车所朝方向的画面以及汽车各个方位的平衡姿态；

所述机械臂控制台上设有机械臂启停按钮、机械臂工作按钮和汽车步行速度控制摇杆；所述机械臂控制台内部设有与机械臂启停按钮、机械臂工作按钮和汽车步行速度控制摇杆相连的信息接收与传输单元；

所述机械臂包括第一臂体、第二臂体和端部支撑体，所述第一臂体与汽车底部转动连接，第一臂体与第二臂体转动连接，第二臂体与端部支撑体转动连接；

所述车载控制终端包括信息采集装置、全景3d画面拼接装置、数据处理转化器、机械臂终端控制器和安全监控器；所述信息采集装置用于采集各个摄像头的实时画面、机械臂控制台的控制信息、汽车与周围物体的距离信息以及汽车的姿态信息；所述全景3d画面拼接装置将各个摄像头实时拍摄的画面拼接成一个全景3d画面；所述数据处理转化器将汽车的姿态信息转化为可显示的数据信息；所述机械臂终端控制器用于接收机械臂控制台的控制信息并对机械臂发出指令；所述安全监控器用于对数据信息进行监测，该安全监控器设有汽车的倾斜临界值和汽车与周围物体的距离临界值。

进一步的是，所述第一臂体与汽车底部之间、第一臂体与第二臂体之间、第二臂体与端部支撑体之间均通过舵机和伸缩汽缸相连。

进一步的是，所述机械臂启停按钮用于启动四个机械臂，接通对各个机械臂的舵机和伸缩汽缸的控制；所述机械臂工作按钮用于控制四个机械臂的工作，按动机械臂工作按钮后，四个机械臂协同工作实现行走；所述汽车步行速度控制摇杆用于控制四个机械臂的工作频率，通过改变舵机转动或伸缩汽缸伸缩的频率对四个机械臂的行走速度进行控制。

进一步的是，所述3d成像眼镜包括安全警报装置，当3d显示屏上所显示的汽车的倾斜姿态超过了倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离低于了距离临界值时，安全警报装置自动报警，并在3d成像眼镜的3d显示屏上显示相应的安全威胁，同时控制四个机械臂自动改变工作状态，使得汽车的倾斜姿态低于倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离大于距离临界值。

进一步的是，所述3d成像眼镜与车载控制终端采用无线通讯相连。

进一步的是，各个摄像头、陀螺仪传感器、激光测距仪和信息接收与传输单元均与信息采集装置相连。

进一步的是，所述3d显示屏中显示3d成像眼镜相对汽车所朝方向的画面；3d成像眼镜朝向汽车前方时，3d显示屏中显示汽车前方的画面；3d成像眼镜朝向汽车后方时，3d显示屏中显示汽车后方的画面；3d成像眼镜朝向汽车侧面时，3d显示屏中显示汽车侧面的画面；3d成像眼镜朝向汽车上方时，3d显示屏中显示汽车上方的画面；3d成像眼镜朝向汽车底部时，3d显示屏中显示汽车底部也就是地面的画面；3d成像眼镜朝向汽车斜方向时，3d显示屏中显示汽车斜方向的画面；随着3d成像眼镜方位的变化，3d显示屏中所显示的画面实时发生改变。

进一步的是，所述车载控制终端包括用于存储画面及数据信息的存储器。

进一步的是，各个摄像头均可在汽车侧壁上转动，且转动角度为180°。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过汽车前、后、左、右、顶部、底部以及四角处的摄像头对汽车的各个方位的情况进行实时监控，并将各个摄像头实时拍摄的画面通过全景3d画面拼装装置拼装成一个完整实时全景画面，然后将实时全景画面显示在3d成像眼镜上，人们通过3d成像眼镜可观察到汽车前、后、左、右、上、下等各个方位的具体情况，只需通过头部及身体的移动来带动3d成像眼镜的朝向便可观察到汽车各个方位的情况，观察显示方便简单，不仅可全方面无死角地对汽车周边进行监控，也为人们对汽车外部的监控与观察带来了诸多便利，方便人们通过3d全景成像实现对汽车周围情况的判断，便于进行风险预分析；通过地形感知装置对汽车的姿态进行实时监控，并将汽车当前姿态的倾斜度在3d成像眼镜上显示出来，同时可根据汽车所处的倾斜危险度进行控制，通过所检测到的汽车的倾斜度与安全监控器所规定的汽车的倾斜临界值做对比，当超过倾斜临界值时，3d成像眼镜显示相应的安全威胁，提醒人们赶快做出处理，保证汽车和人的安全，在行驶过程中通过所检测到的汽车与周围物体之间的距离与安全监控器所规定的汽车与周围物体的距离临界值做对比，当低于距离临界值时，3d成像眼镜上显示相应的安全威胁，提醒人们赶快做出处理，避免汽车在行驶过程中与其他物体发生碰撞；

(2)该汽车在利用四个机械臂进行行走时，所述机械臂启停按钮用于启动四个机械臂，接通对各个机械臂的舵机和伸缩汽缸的控制；所述机械臂工作按钮用于控制四个机械臂的工作，按动机械臂工作按钮后，四个机械臂协同工作实现行走，自动对各个机械臂的舵机或伸缩汽缸的控制，实现第一臂体与汽车之间的转动、第一臂体和第二臂体之间的转动以及端部支撑体与第二臂体之间的转动；所述汽车步行速度控制摇杆用于控制四个机械臂的工作频率，在提高速度时，加快各个机械臂的舵机转动的频率和伸缩汽缸伸缩的频率，从而达到了机械臂快速移动的目的，在进行减速时，降低各个机械臂的舵机转动的频率和伸缩汽缸的频率，从而达到机械臂降速移动的目的；

在利用四个机械臂进行行走过程中，通过激光测距仪对汽车与周围物体的距离进行实时检测，通过陀螺仪传感器对汽车所处姿态的倾斜度进行检测，当3d显示屏上所显示的汽车的倾斜姿态超过了倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离低于了距离临界值时，安全警报装置自动报警，并在3d成像眼镜的3d显示屏上显示相应的安全威胁，与此同时，安全监控器向机械臂终端控制器发出指令，控制四个机械臂自动改变工作状态，使得汽车的倾斜姿态低于倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离大于距离临界值。

附图说明

图1是该系统的控制流程图；

图2是机械臂的结构示意图。

图中：1、第一臂体；2、第二臂体；3、端部支撑体；4、舵机；5、伸缩汽缸。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

带有机械臂的汽车的大视角成像监控及自动步行系统，包括多个摄像头、地形感知装置、3d成像眼镜、车载控制终端、四个机械臂以及机械臂控制台，多个摄像头、地形感知装置均位于汽车外部，车载控制终端和机械臂控制台均位于汽车内部，四个机械臂分别位于汽车两侧的底部；汽车的前侧、后侧、左侧、右侧、顶部、底部以及四角处均设有用于对汽车周围画面进行实时拍摄的摄像头；各个位置的摄像头均与汽车转动连接；地形感知装置包括用于感知汽车运行时姿态信息的陀螺仪传感器和用于测量汽车与其他物体距离的激光测距仪，该陀螺仪传感器位于汽车中心位置，所述激光测距仪有四个且分别位于汽车的四侧；所述3d成像眼镜包括用于显示汽车周围画面信息、汽车姿态信息以及汽车与周围物体距离信息的3d显示屏，3d显示屏中显示3d成像眼镜相对汽车所朝方向的画面以及汽车各个方位的平衡姿态；所述机械臂控制台上设有机械臂启停按钮、机械臂工作按钮和汽车步行速度控制摇杆；所述机械臂控制台内部设有与机械臂启停按钮、机械臂工作按钮和汽车步行速度控制摇杆相连的信息接收与传输单元；所述机械臂包括第一臂体、第二臂体和端部支撑体，所述第一臂体与汽车底部转动连接，第一臂体与第二臂体转动连接，第二臂体与端部支撑体转动连接；所述车载控制终端包括信息采集装置、全景3d画面拼接装置、数据处理转化器、机械臂终端控制器和安全监控器；所述信息采集装置用于采集各个摄像头的实时画面、机械臂控制台的控制信息、汽车与周围物体的距离信息以及汽车的姿态信息；所述全景3d画面拼接装置将各个摄像头实时拍摄的画面拼接成一个全景3d画面；所述数据处理转化器将汽车的姿态信息转化为可显示的数据信息；所述机械臂终端控制器用于接收机械臂控制台的控制信息并对机械臂发出指令；所述安全监控器用于对数据信息进行监测，该安全监控器设有汽车的倾斜临界值和汽车与周围物体的距离临界值。

作为本发明的一种优化方案，所述第一臂体与汽车底部之间、第一臂体与第二臂体之间、第二臂体与端部支撑体之间均通过舵机和伸缩汽缸相连。

作为本发明的一种优化方案，所述机械臂启停按钮用于启动四个机械臂，接通对各个机械臂的舵机和伸缩汽缸的控制；所述机械臂工作按钮用于控制四个机械臂的工作，按动机械臂工作按钮后，四个机械臂协同工作实现行走；所述汽车步行速度控制摇杆用于控制四个机械臂的工作频率，通过改变舵机转动或伸缩汽缸伸缩的频率对四个机械臂的行走速度进行控制。

作为本发明的一种优化方案，所述3d成像眼镜包括安全警报装置，当3d显示屏上所显示的汽车的倾斜姿态超过了倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离低于了距离临界值时，安全警报装置自动报警，并在3d成像眼镜的3d显示屏上显示相应的安全威胁，同时控制四个机械臂自动改变工作状态，使得汽车的倾斜姿态低于倾斜临界值或汽车与周围物体之间的距离大于距离临界值。

作为本发明的一种优化方案，所述3d成像眼镜与车载控制终端采用无线通讯相连。

作为本发明的一种优化方案，各个摄像头、陀螺仪传感器、激光测距仪和信息接收与传输单元均与信息采集装置相连。

作为本发明的一种优化方案，所述3d显示屏中显示3d成像眼镜相对汽车所朝方向的画面；3d成像眼镜朝向汽车前方时，3d显示屏中显示汽车前方的画面；3d成像眼镜朝向汽车后方时，3d显示屏中显示汽车后方的画面；3d成像眼镜朝向汽车侧面时，3d显示屏中显示汽车侧面的画面；3d成像眼镜朝向汽车上方时，3d显示屏中显示汽车上方的画面；3d成像眼镜朝向汽车底部时，3d显示屏中显示汽车底部也就是地面的画面；3d成像眼镜朝向汽车斜方向时，3d显示屏中显示汽车斜方向的画面；随着3d成像眼镜方位的变化，3d显示屏中所显示的画面实时发生改变。

作为本发明的一种优化方案，所述车载控制终端包括用于存储画面及数据信息的存储器。

作为本发明的一种优化方案，各个摄像头均可在汽车侧壁上转动，且转动角度为180°。本发明在具体使用时，通过汽车前、后、左、右、顶部、底部以及四角处的摄像头对汽车的各个方位的情况进行实时监控，并将各个摄像头实时拍摄的画面通过全景3d画面拼装装置拼装成一个完整实时全景画面，然后将实时全景画面显示在3d成像眼镜上，人们通过3d成像眼镜可观察到汽车前、后、左、右、上、下等各个方位的具体情况，只需通过头部及身体的移动来带动3d成像眼镜的朝向便可观察到汽车各个方位的情况，观察显示方便简单，不仅可全方面无死角地对汽车周边进行监控，也为人们对汽车外部的监控与观察带来了诸多便利，方便人们通过3d全景成像实现对汽车周围情况的判断，便于进行风险预分析；通过地形感知装置对汽车的姿态进行实时监控，并将汽车当前姿态的倾斜度在3d成像眼镜上显示出来，同时可根据汽车所处的倾斜危险度进行控制，通过所检测到的汽车的倾斜度与安全监控器所规定的汽车的倾斜临界值做对比，当超过各个临界值时，3d成像眼镜显示相应的安全威胁，提醒人们赶快做出处理，保证汽车和人的安全；

人们通过3d成像眼镜的显示不仅可对周围环境进行监控，也可根据周围路况对机械臂行走的路径进行控制；通过3d成像眼镜选择最适合机械臂落脚的区域进行落脚，选择最适合机械臂行走的路径和最安全的路径行走，大大保证了汽车和人们的安全，为汽车的行走带来了便利，保证了汽车的最佳行走效率；

在行走时，人们通过大视角成像监控系统的观察，利用控制手套1实现对汽车的步行方向及距离进行控制；在对该汽车的行走进行控制时，移动控制手套1，控制手套1上的加速度传感器检测自身的运动信息，控制手套1上的姿态传感器检测自身的姿态信息，机械臂终端控制器根据控制手套1的运动信息及姿态信息控制机械臂的运动；人们在利用控制手套1带动机械臂运动并通过3d成像眼镜观察机械臂的运动，根据观察端部支撑体4的红外线装置选择机械臂的最佳落脚区域，当红外线装置位于观察到的最佳落脚区域时，通过按动控制手套1的机械臂工作按钮1-3控制机械臂的端部支撑体4朝红外线装置所指示的区域落下；通过两个控制手套1对一左一右两个机械臂进行控制，同时同侧的另一机械臂跟随受控制的机械臂进行移动便可，从而达到了行走的目的；根据不同的情况需要对不同的机械臂进行控制，通过控制手套内部的机械臂切换按钮1-2对同侧的不同机械臂的控制进行切换。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。