規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法及
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高、生命得到更多尊重、老齡化社會(huì)問(wèn)題同趨嚴(yán)峻、新軍事變革不斷深入，機(jī)器人走向工業(yè)、社會(huì)、家庭和戰(zhàn)場(chǎng)為人類服務(wù)已成為必然趨勢(shì)。
[0003]機(jī)器人從工廠的結(jié)構(gòu)化環(huán)境逐步進(jìn)入人類日常生活的環(huán)境——醫(yī)院、辦公室、家庭和其它雜亂及不可控環(huán)境。人們期望未來(lái)機(jī)器人不僅能自主完成工作，而且能與人共同協(xié)作完成任務(wù)或在人指導(dǎo)下完成任務(wù)，這類機(jī)器人被統(tǒng)稱為服務(wù)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人按照應(yīng)用環(huán)境又可分為在特殊環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人(如反恐防暴、搶救災(zāi)、勘探勘測(cè)等)和服務(wù)于人的機(jī)器人(如醫(yī)療康復(fù)、家政服務(wù)、教育娛樂(lè)等)。
[0004]與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人相比，服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，但所面向的環(huán)境更為復(fù)雜，具有極大的不確定性，對(duì)機(jī)器人的智能性、適應(yīng)性和靈活性提出了很高的挑戰(zhàn)。
[0005]服務(wù)機(jī)器人人機(jī)交互性涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。目標(biāo)跟隨是入機(jī)交互研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，不僅在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求，例如協(xié)助殘疾人和病人移動(dòng)的機(jī)器人輪椅、跟在主人身后搬運(yùn)行李和重物的機(jī)器人等，而且對(duì)于偵察型軍用機(jī)器人也具有應(yīng)用價(jià)值。機(jī)器人在跟隨目標(biāo)的過(guò)程中，可能會(huì)遇到障礙物，或者目標(biāo)脫離跟蹤的視野，導(dǎo)致無(wú)法有效地跟隨指定目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法及裝置，用以解決/緩解現(xiàn)有技術(shù)中上述問(wèn)題之一或者所有。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，其包括:
[0009]根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值，并從中確定出最優(yōu)跟隨輸出值；
[0010]根據(jù)所述最優(yōu)跟隨輸出值生成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制序列，以規(guī)劃最優(yōu)的跟隨路徑。
[0011]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法中，所述根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值包括:
[0012]根據(jù)跟隨主體所在的環(huán)境限制和跟隨主體的運(yùn)動(dòng)模型作為跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0013]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，所述根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能實(shí)現(xiàn)跟隨到被跟隨客體的不同跟隨輸出值包括:
[0014]根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的跟隨距離代價(jià)、跟隨時(shí)間代價(jià)、跟隨中姿態(tài)變化代價(jià)中之一或者任意組合。
[0015]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，所述根據(jù)跟隨主體所在的環(huán)境限制和跟隨主體的運(yùn)動(dòng)模型作為跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值包括:根據(jù)在所述被跟隨客體所在局部地圖中的環(huán)境限制，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0016]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，所述根據(jù)所述最優(yōu)跟隨輸出值生成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制序列，以規(guī)劃最優(yōu)的跟隨路徑包括:根據(jù)所述最優(yōu)跟隨輸出值生成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制序列，以規(guī)劃出至少可避免與環(huán)境障礙物干涉的跟隨路徑。
[0017]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法還包括:預(yù)先設(shè)定期望的跟隨主體到被跟隨客體的相對(duì)姿態(tài)。
[0018]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，所述確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值:根據(jù)跟隨限制條件、實(shí)時(shí)檢測(cè)的跟隨主體的姿態(tài)與期望的跟隨主體到被跟隨客體的相對(duì)姿態(tài)差值，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0019]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法，當(dāng)被跟隨客體超出跟隨主體的視野范圍時(shí)，還包括:確定丟失前最后一次被跟隨客體的位置，并將丟失前最后一次被跟隨客體的位置作為導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)；
[0020]所述根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能實(shí)現(xiàn)跟隨到被跟隨客體的不同跟隨輸出值，并從中確定出最優(yōu)跟隨輸出值包括:根據(jù)建立的全局地圖及在所述全局地圖的限制條件下，確定跟隨主體能實(shí)現(xiàn)跟隨到所述導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)的不同跟隨輸出值，并從中確定出最優(yōu)跟隨輸出值。
[0021]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法還包括:
[0022]根據(jù)被跟隨客體特征的描述實(shí)時(shí)確定被跟隨客體在圖像上所在的圖像區(qū)域；
[0023]根據(jù)所述圖像區(qū)域內(nèi)被跟隨客體的特征點(diǎn)跟蹤被跟隨客體的物理位置。
[0024]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法中，所述根據(jù)被跟隨客體特征的描述實(shí)時(shí)確定被跟隨客體在圖像上所在的圖像區(qū)域包括:
[0025]通過(guò)深度攝像頭采集跟隨目標(biāo)形成的深度圖像；
[0026]根據(jù)被跟隨客體特征的描述實(shí)時(shí)確定被跟隨客體在所述深度圖像上所在的圖像區(qū)域。
[0027]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法中，根據(jù)所述圖像區(qū)域內(nèi)被跟隨客體的特征點(diǎn)跟蹤被跟隨客體的物理位置包括:根據(jù)所述圖像區(qū)域內(nèi)被跟隨客體的特征點(diǎn)以及所述深度圖像的深度信息跟蹤被跟隨客體的物理位置。
[0028]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例規(guī)劃最優(yōu)跟隨路徑的方法中，還包括:獲取跟隨客體在不同的姿態(tài)下對(duì)被跟隨客體跟隨的不同特征點(diǎn)，并據(jù)此建立被跟隨客體的特征點(diǎn)集，以保持對(duì)被跟隨客體的高識(shí)別度。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例又提供了一種跟隨裝置，其包括:
[0030]圖像采集單元，用于采集在跟隨被跟隨客體時(shí)的圖像；
[0031]處理器，用于根據(jù)被跟隨客體特征的描述實(shí)時(shí)確定被跟隨客體在圖像上所在的圖像區(qū)域，并根據(jù)所述圖像區(qū)域內(nèi)被跟隨客體的特征點(diǎn)跟蹤被跟隨客體的物理位置；根據(jù)跟隨限制條件確定跟隨主體到被跟隨客體的物理位置的不同跟隨輸出值并從中確定出最優(yōu)跟隨輸出值；根據(jù)所述最優(yōu)跟隨輸出值生成對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制序列，以規(guī)劃最優(yōu)的跟隨路徑；
[0032]控制器，控制所述跟隨裝置根據(jù)規(guī)劃出的最優(yōu)跟隨路徑跟隨被跟隨客體。
[0033]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)跟隨主體所在的環(huán)境限制和跟隨主體的運(yùn)動(dòng)模型作為跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0034]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)跟隨限制條件，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的跟隨距離代價(jià)、跟隨時(shí)間代價(jià)、跟隨中姿態(tài)變化代價(jià)中之一或者任意組合。
[0035]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)在所述跟隨主體所在局部地圖中的環(huán)境限制，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0036]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)所述最優(yōu)跟隨輸出值對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制指令生成運(yùn)動(dòng)控制序列。
[0037]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于預(yù)先設(shè)定期望的跟隨主體到被跟隨客體的相對(duì)姿態(tài)。
[0038]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)跟隨限制條件、實(shí)時(shí)檢測(cè)的跟隨主體的姿態(tài)與期望的跟隨主體到被跟隨客體的相對(duì)姿態(tài)差值，確定跟隨主體能跟隨到被跟隨客體物理位置的不同跟隨輸出值。
[0039]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于當(dāng)被跟隨客體超出跟隨主體的視野范圍時(shí)，確定丟失前最后一次被跟隨客體的位置，并將丟失前最后一次被跟隨客體的位置作為導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)；以及用于根據(jù)建立的全局地圖及在所述全局地圖的限制條件下，確定跟隨主體能實(shí)現(xiàn)跟隨到所述導(dǎo)航目標(biāo)點(diǎn)的不同跟隨輸出值，并從中確定出最優(yōu)跟隨輸出值。
[0040]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于通過(guò)深度攝像頭采集跟隨目標(biāo)形成的深度圖像；以及根據(jù)被跟隨客體特征的描述實(shí)時(shí)確定被跟隨客體在所述深度圖像上所在的圖像區(qū)域。
[0041]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于根據(jù)所述圖像區(qū)域內(nèi)被跟隨客體的特征點(diǎn)以及所述深度圖像的深度信息跟蹤被跟隨客體的物理位置。
[0042]優(yōu)選地，在一本發(fā)明實(shí)施例目標(biāo)的跟隨裝置中，所述處理器進(jìn)一步用于獲取跟隨客體在不同的姿態(tài)下對(duì)被跟隨客體跟隨的不同特征點(diǎn)，并據(jù)此建立被跟隨客體的特征點(diǎn)集，以保持對(duì)被跟隨客體的高識(shí)別度。
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