面向居家老人的家庭服务机器人的制作方法

技术特征：

1.一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，包括：机器人移动单元、移动控制与跌倒判定单元，以及总控单元；其中：

所述机器人移动单元包括：单片机、电机及驱动器；所述单片机输入控制指令给驱动器，由驱动器驱动电机运行，从而带动机器人的轮子转动，由此来实现机器人移动；

所述移动控制与跌倒判定单元包括：两个摄像头与一个处理器；其中，第一摄像头向上放置用于采集路标视觉信息，第二摄像头向前放置用于采集周围环境图像；所述处理器，用于根据第一摄像头采集到的路标视觉信息确定行走方向并输出相应的控制指令，用于根据第二摄像头采集到的周围环境图像判定是否有老人跌倒；

所述总控单元，用于将处理器输出的控制指令发送给单片机，从而实现机器人自主巡航。

2.根据权利要求1所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述路标视觉信息为人工路标，每一人工路标中包含了唯一标识，以及指引机器人移动方向的角度信息。

3.根据权利要求1所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述处理器还用于预先建立机器人的行走路径，其步骤如下：

当室内已经预先布置好路标视觉信息后，将每一路标视觉信息所包含的唯一标识及角度信息封装成一个数据结构，并按照期望的行走顺序依次将每一数据结构存入文件，从而组成一条机器人的行走路径。

4.根据权利要求3所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述实现机器人自主巡航包括：

步骤a、机器人从起点开始移动；

步骤b、当第一摄像头采集到包含路标视觉信息的图像后，处理器采用霍夫变换中图像中找到圆形区域，再截取圆形区域图像并检测其中的角度信息，得到的角度信息与行走路径中对应路标视觉信息的角度信息进行对比，再旋转角度差，然后将旋转后的圆形区域图像与行走路径中的对应的路标视觉信息进行匹配，匹配成功则表示机器人是按照行走路径移动，此后，处理器输出相应的控制指令以控制机器人移动到路标视觉信息的正下方；

步骤c、当机器人运行到路标视觉信息的正下方后，处理器再输出相应的控制指令来控制机器人旋转，使第一摄像头采集到的路标视觉信息中的角度信息与行走路径中规定路标视觉信息的角度信息一致；之后，处理器输出相应的控制指令以控制机器人向前继续移动；

d、重复上述步骤b～c，使得机器人按照预先建立的行走路径移动，从而实现机器人自主巡航。

5.根据权利要求4所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述机器人旋转时的角度由总控单元中内置的陀螺仪进行检测。

6.根据权利要求4任一项所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述角度信息为直线倾角信息，采用霍夫直线变换来圆形区域图中的直线倾角信息。

7.根据权利要求1任一项所述的一种面向居家老人的家庭服务机器人，其特征在于，所述判定是否有老人跌倒的步骤包括：

利用背景做差法，记录没有老人时第二摄像头采集的周围环境图像作为背景图像；

利用当前对第二摄像头采集的周围环境图像与背景图像进行图像配准：首先，使用SURF特征匹配，找到周围环境图像与背景图像中可能匹配的特征点对，再利用RANSAC算法消除误匹配；然后，从最终得到的特征点对中随机取三对计算仿射变换矩阵，并验证这个仿射变换矩阵符合要求：通过将每一特征点对中属于周围环境图像的特征点的坐标乘仿射变换矩阵，得到的坐标与背景图像中特征点的坐标比较，若一致，则表示仿射变换矩阵符合要求，则将周围环境图像乘仿射变换矩阵；最后，变换后的周围环境图像与背景图像做差；

将做差后的周围环境图像的颜色空间转化成YCrCb颜色空间，然后在Cr与Cb两个分量上做差，并将差值相加，再经过全局二值化后得到前景区域，即老人可能在区域；

提取前景区域的方向梯度直方图特征，并结合预先使用老人倒地样本进行训练的分类器对方向梯度直方图特征进行判断，从而确定是否有老人跌倒。