本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)及其景深調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

行走機(jī)器人的定位技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)部分，機(jī)器人只有“知道自己在哪里”，才能做其他智能化的行為。目前的機(jī)器人定位技術(shù)有很多種，包括有激光定位、視覺定位、慣性導(dǎo)航定位、衛(wèi)星導(dǎo)航定位、無線電定位等等。不依賴于外部信號(hào)（如衛(wèi)星、基站信號(hào)等）的定位成為自主定位，適應(yīng)性更好，例如各種家用的機(jī)器人。激光定位和視覺定位精度高，但是機(jī)器需要額外的結(jié)構(gòu)來裝配這些部件，同時(shí)成本也比較高。隨著技術(shù)的發(fā)展，慣性導(dǎo)航長(zhǎng)時(shí)間的漂移得到了很大的改善，但是這個(gè)技術(shù)對(duì)于一些特殊的地面，如地毯、有水的瓷磚等容易打滑的地面，適應(yīng)性就會(huì)很差，需要應(yīng)用額外的傳感器進(jìn)行糾正。有些應(yīng)用視頻處理來計(jì)算光流的方式解決這個(gè)問題，如專利“一種面向室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人的光流場(chǎng)視覺/ins組合導(dǎo)航方法（cn201310369354.9）”，直接采用圖像處理的方式來分析光流，缺點(diǎn)有很多：1.系統(tǒng)復(fù)雜，需要一個(gè)高幀率的圖像傳感器和一個(gè)高處理能力的芯片；2.圖像的幀率難以提升，一般都在50幀以內(nèi)。

目前也有使用了光流技術(shù)來解決不同地面的問題，例如“用于移動(dòng)機(jī)器人中的光學(xué)量程傳感器的使用的系統(tǒng)和方法（cn201580039003.9）”，可以解決掉一些問題，但是這個(gè)專利采用垂直采集圖像的方式，要求模具結(jié)構(gòu)有一定的高度，比較薄的結(jié)構(gòu)不能夠應(yīng)用此技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)，可以在保證光流檢測(cè)性能的同時(shí)，降低移動(dòng)機(jī)器人的厚度；同時(shí)提供的一種景深調(diào)整方法，可以在不改變機(jī)器人厚度的基礎(chǔ)上，輕易改變景深，以提高地面的適應(yīng)性，滿足機(jī)器人的不同應(yīng)用場(chǎng)景需求。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一種移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)，包括：

光流成像傳感器，用于獲取運(yùn)動(dòng)的圖像；

成像透鏡，用于將外界光線聚焦成像后投射在所述光流成像傳感器上，所述外界光線為外界物體所反射出來的光線；

反射鏡，所述反射鏡與所述成像透鏡和所述光流成像傳感器呈同一水平線設(shè)置，用于將外界射入的光線進(jìn)行折射后，投射至所述成像透鏡；

入射口，外界的光線通過所述入射口投射至所述反射鏡。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：殼體，所述殼體內(nèi)形成有第一光路通道，所述反射鏡、所述成像透鏡和所述光流成像傳感器依次排列在所述第一光路通道中。

進(jìn)一步地，所述殼體內(nèi)還形成有第二光路通道，所述第二光路通道和所述第一光路通道以預(yù)設(shè)角度相互連通，所述反射鏡設(shè)置在連通交接處，所述入射口設(shè)置在所述第二光路通道的遠(yuǎn)離所述連通交接處的一端。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)角度為90°。

進(jìn)一步地，在所述反射鏡和所述入射口之間設(shè)有平面鏡。

進(jìn)一步地，在所述入射口處設(shè)有l(wèi)ed燈。

進(jìn)一步地，所述led燈為多個(gè)，所述多個(gè)led燈以入射口的中心為軸心進(jìn)行環(huán)繞布置。

一種如上所述的移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)的景深調(diào)整方法，包括如下步驟：

確定光圈的大小為f；

確定彌散圓直徑為a；

確定鏡頭焦距為f；

確定所述入射口到所述反射鏡之間的第二光路通道的長(zhǎng)度為dv；

調(diào)整所述反射鏡到所述成像透鏡的距離以改變所述反射鏡到所述光流成像傳感器之間的第一光路通道的長(zhǎng)度為dh，使景深落在所述入射口之外。

進(jìn)一步地，景深。

本發(fā)明的有益效果在于：通過采用反射鏡，并將反射鏡與成像透鏡和光流成像傳感器呈同一水平線設(shè)置，使得反射鏡可以把光線進(jìn)行折射后，投射至所述成像透鏡，這種彎折的光流系統(tǒng)，改變了現(xiàn)有的垂直結(jié)構(gòu)，使得移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)在保證光流檢測(cè)性能的同時(shí)，降低移動(dòng)機(jī)器人的厚度，避免現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所帶來的移動(dòng)機(jī)器人厚度過大的問題。同時(shí)，所述的景深調(diào)整方法，通過調(diào)整反射鏡到成像透鏡的距離以改變所述反射鏡到光流成像傳感器之間的第一光路通道的長(zhǎng)度dh，可以在不改變機(jī)器人厚度的基礎(chǔ)上，輕易地增大物距的值，從而改變景深k的值，使得景深k可以落在入射口之外，使得機(jī)器人在在復(fù)雜的的表面移動(dòng)時(shí)，也能進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的光流檢測(cè)，提高地面的適應(yīng)性，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述機(jī)器人的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述光流里程傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述景深調(diào)整方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

如圖1所示的移動(dòng)機(jī)器人底部結(jié)構(gòu)，包括：能夠自主移動(dòng)的機(jī)器人機(jī)體101，前面有用于檢測(cè)碰撞的傳感器105，機(jī)器人內(nèi)部裝置有慣性傳感器，包括加速度計(jì)、陀螺儀，輪子102上面有里程計(jì)（一般是碼盤）。光流里程傳感系統(tǒng)104放置于機(jī)器人的底部。

光流里程傳感系統(tǒng)依賴于地面207投影到傳感器的成像，機(jī)器人在地面207移動(dòng)時(shí)，由于地面207狀況的復(fù)雜性，一般不能保證地面207到光流里程傳感系統(tǒng)的距離保持恒定，所以，需要光學(xué)成像的景深比較大。而物距越遠(yuǎn)，景深越大?，F(xiàn)有的機(jī)器人設(shè)計(jì)為了增大物距，一般都是通過增加機(jī)器人的厚度來實(shí)現(xiàn)，這種方式會(huì)增大機(jī)器人的體積，使得機(jī)器人看起來比較笨重，不利于提升用戶的使用體驗(yàn)。

如圖2所示的機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)，可以在保證光流檢測(cè)性能的同時(shí)，降低移動(dòng)機(jī)器人的厚度。所述系統(tǒng)，包括：用于獲取運(yùn)動(dòng)的圖像的光流成像傳感器204；用于將外界物體所反射出來的光線聚焦成像后投射在所述光流成像傳感器204上的成像透鏡203；用于將外界射入的光線進(jìn)行折射后，投射至所述成像透鏡203的反射鏡202；用于接收外界光線的入射口209，外界的光線通過所述入射口209投射至所述反射鏡202；用于容置這些光學(xué)器件的殼體201。

所述殼體201內(nèi)形成有第一光路通道，所述反射鏡202、所述成像透鏡203和所述光流成像傳感器204呈同一水平線設(shè)置，且依次排列在所述第一光路通道中。所述殼體201內(nèi)還形成有第二光路通道，所述第二光路通道和所述第一光路通道以預(yù)設(shè)角度相互連通，所述反射鏡202設(shè)置在連通交接處，所述入射口209設(shè)置在所述第二光路通道的遠(yuǎn)離所述連通交接處的一端。所述預(yù)設(shè)角度可以根據(jù)不同的產(chǎn)品需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，只要使從入射口209進(jìn)入的光線經(jīng)過反射鏡202的折射后，能夠順利投射到成像透鏡203上即可。當(dāng)然，如圖2所示，假設(shè)以反射鏡202為角的頂點(diǎn)，第一光路通道為角的一條邊，第二光路通道為角的另一條邊，則第一光路通道和第二光路通道之間的夾角即為預(yù)設(shè)角度。為了讓入射口209能夠接收從地面207射入的光線，所以，預(yù)設(shè)角應(yīng)該大于0°，小于180°，且入射口209始終向下或者斜向下對(duì)著地面207。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)角度為90°，則入射口209可以正對(duì)著地面207，便于接收地面207向上反射的光線，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，在所述反射鏡202和所述入射口209之間設(shè)有平面鏡208，這樣可以對(duì)第一光路通道進(jìn)行保護(hù)，防止異物進(jìn)入第一光路通道內(nèi)，而影響光流傳感系統(tǒng)的正常工作。

優(yōu)選的，在所述入射口209處設(shè)有l(wèi)ed燈205，這樣可以增加入射口209的進(jìn)光量，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選的，可以根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)led燈205，多個(gè)led燈205以入射口209的中心為軸心進(jìn)行環(huán)繞布置，由此可以進(jìn)一步增加進(jìn)光量，進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性?？梢栽O(shè)置2個(gè)或者4個(gè)led，圍繞軸心進(jìn)行對(duì)稱布置，使得光線均勻，提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

如圖2和圖3所示，移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)的景深調(diào)整方法，包括如下步驟：

確定光圈的大小為f；

確定彌散圓直徑為a；

確定鏡頭焦距為f；

確定所述入射口209到所述反射鏡202之間的第二光路通道的長(zhǎng)度為dv；

調(diào)整所述反射鏡202到所述成像透鏡203的距離以改變所述反射鏡202到所述光流成像傳感器204之間的第一光路通道的長(zhǎng)度為dh，使景深落在所述入射口209之外。

所述方法通過調(diào)整反射鏡202到成像透鏡203的距離以改變所述反射鏡202到光流成像傳感器204之間的第一光路通道的長(zhǎng)度為dh，可以在不改變機(jī)器人厚度的基礎(chǔ)上，輕易地增大物距的值，從而改變景深k的值，使得景深k可以落在入射口209之外，使得機(jī)器人在復(fù)雜的表面移動(dòng)時(shí)，也能進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的光流檢測(cè)，提高地面的適應(yīng)性，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景。

優(yōu)選的，所述景深。

以一個(gè)應(yīng)用為例，鏡片的焦距是1.15cm，光圈是2.8，光流芯片的允許的彌散圓直徑是0.0015cm，需要的景深數(shù)值是1.3cm（這個(gè)景深位于入射口209之外），所以，要求光路長(zhǎng)度是14.3cm，也就是說在dv確定的情況下，調(diào)整dh，使得dh加上dv的距離為14.3cm即可。

綜上所述，本發(fā)明所述的系統(tǒng)，通過采用反射鏡202，并將反射鏡202與成像透鏡203和光流成像傳感器204呈同一水平線設(shè)置，使得反射鏡202可以把光線進(jìn)行折射后，投射至所述成像透鏡203，這種彎折的光流系統(tǒng)，改變了現(xiàn)有的垂直結(jié)構(gòu)，使得移動(dòng)機(jī)器人的光流里程傳感系統(tǒng)在保證光流檢測(cè)性能的同時(shí)，降低移動(dòng)機(jī)器人的厚度，避免現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所帶來的移動(dòng)機(jī)器人厚度過大的問題。同時(shí)，該系統(tǒng)還能夠適應(yīng)不同的地面情況，減少機(jī)器人行走偏差。此外，本發(fā)明所述的景深調(diào)整方法，通過調(diào)整反射鏡202到成像透鏡203的距離以改變所述反射鏡202到光流成像傳感器204之間的第一光路通道的長(zhǎng)度為dh，可以在不改變機(jī)器人厚度的基礎(chǔ)上，輕易地增大物距的值，從而改變景深k的值，使得景深k可以落在入射口209之外，使得機(jī)器人在復(fù)雜的表面移動(dòng)時(shí)，也能進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的光流檢測(cè)，提高地面的適應(yīng)性，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景。

以上實(shí)施例僅為充分公開而非限制本發(fā)明，凡基于本發(fā)明的創(chuàng)作主旨、未經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等效技術(shù)特征的替換，應(yīng)當(dāng)視為本申請(qǐng)揭露的范圍。