一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)，利用人臉在檢測圖像中的位置信息構建反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)來對人機交互過程中的人臉進行跟蹤，該系統(tǒng)包括：攝像頭；第一處理器，接收多模態(tài)輸入指令，并根據(jù)所述多模態(tài)輸入指令調(diào)用攝像頭得到檢測圖像；基于所述檢測圖像中人臉的位置信息與預設的人臉的位置向第二處理器發(fā)送調(diào)節(jié)指令；第二處理器，與所述第一處理器進行通信，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)指令獲取控制指令以控制執(zhí)行裝置動作，并同時輸出與所述多模態(tài)輸入指令對應的多模態(tài)輸出；執(zhí)行裝置，與所述第二處理器相連接，基于所述控制指令驅(qū)動機器人運動。該系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)成本，實現(xiàn)對人臉的實時的連續(xù)的跟蹤，提高人機交互體驗。
【專利說明】
一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及智能機器人領域，尤其涉及一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著機器人技術的發(fā)展，智能機器人產(chǎn)品已經(jīng)越來越多地深入到人們生活的各個方面。機器人不只用來幫助使用者高效地完成指定的工作，更被設計為能夠與使用者進行語言、動作以及情感的交互的伙伴。
[0003]人與人的交互過程中一種常用的方式是面對面交流，因為這樣更便于理解交互方的意圖，回應交互方的情感表達。同樣地，在智能機器人領域，人臉作為一種重要的視覺圖像，可以傳遞使用者的年齡、性別、身份以及大部分情感與情緒信息等。因此，在人機交互過程中，智能機器人通過對人臉的定位與跟蹤，能夠更加有效地對人臉信息進行采集與分析，并更準確地獲知使用者的意圖，提高人機交互體驗。
[0004]現(xiàn)有技術中的人臉定位跟蹤主要以圖像處理技術為基礎進行建模分析，并結(jié)合一定的跟蹤算法來實現(xiàn)。而所采用的建模的方法以及跟蹤算法一般需要經(jīng)過復雜的計算，會占用大量的系統(tǒng)資源，導致系統(tǒng)成本升高，且難以實現(xiàn)對人臉的實時的連續(xù)跟蹤。
[0005]綜上，亟需一種新的對人臉進行跟蹤的系統(tǒng)以解決上述問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題之一是需要提供一種新的對人臉進行跟蹤的系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述技術問題，本申請的實施例提供了一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)，包括攝像頭，用于采集包含人臉的檢測圖像;第一處理器，設置于安卓板上且與所述攝像頭相連接，接收多模態(tài)輸入指令，并根據(jù)所述多模態(tài)輸入指令調(diào)用攝像頭得到檢測圖像;基于所述檢測圖像中人臉的位置信息與預設的人臉的位置向第二處理器發(fā)送調(diào)節(jié)指令，且當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時，再次調(diào)用所述攝像頭以獲取檢測圖像中人臉的位置信息，并基于所述位置信息與預設的人臉的位置向第二處理器發(fā)送調(diào)節(jié)指令直至人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致;第二處理器，設置于主控板上且與所述第一處理器進行通信，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)指令獲取控制指令以控制執(zhí)行裝置動作，并同時輸出與所述多模態(tài)輸入指令對應的多模態(tài)輸出；執(zhí)行裝置，與所述第二處理器相連接，基于所述控制指令驅(qū)動機器人運動。
[0008]優(yōu)選地，在所述安卓板上設置有數(shù)據(jù)發(fā)送電路，在所述主控板上設置有數(shù)據(jù)接收電路，當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時，所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議經(jīng)由所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路向所述數(shù)據(jù)接收電路發(fā)送方向調(diào)節(jié)指令;所述第二處理器經(jīng)由所述數(shù)據(jù)接收電路接收方向調(diào)節(jié)指令，并基于預設的通信協(xié)議對所述方向調(diào)節(jié)指令進行處理，得到用于控制執(zhí)行裝置動作的控制指令。
[0009]優(yōu)選地，當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致時，所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議經(jīng)由所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路向所述數(shù)據(jù)接收電路發(fā)送停止調(diào)節(jié)指令;所述第二處理器經(jīng)由所述數(shù)據(jù)接收電路接收停止調(diào)節(jié)指令，并基于預設的通信協(xié)議對所述停止調(diào)節(jié)指令進行處理，停止所述執(zhí)行裝置的動作。
[0010]優(yōu)選地，在所述安卓板上設置有人臉識別模塊，其識別所述檢測圖像中的人臉并確定待跟蹤的人臉;定位解析模塊，其接收所述人臉識別模塊的待跟蹤的人臉的信息，并以預設的人臉的位置為坐標原點建立直角坐標系，確定所述待跟蹤的人臉在所述直角坐標系中的位置。
[0011]優(yōu)選地，所述第一處理器接收所述定位解析模塊確定的人臉的位置信息，且當所述待跟蹤的人臉位于所述直角坐標系的坐標原點時，判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致，否則判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致。
[0012]優(yōu)選地，在所述安卓板上設置有存儲單元，在所述安卓板上設置有存儲單元，當所述人臉識別模塊首次識別所述檢測圖像中的人臉并確定待跟蹤的人臉后將所述待跟蹤的人臉的特征信息存儲于所述存儲單元中。
[0013]優(yōu)選地，當所述人臉識別模塊識別得到的所述檢測圖像中的人臉的特征信息與存儲于所述存儲單元中的所述待跟蹤的人臉的特征信息不同時，所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議向所述第二處理器發(fā)送暫停調(diào)節(jié)指令，所述第二處理器使機器人暫停運動，并同時輸出預設的多模態(tài)交互信息。
[0014]優(yōu)選地，在所述主控板上設置有電機驅(qū)動控制電路及舵機輸出接口電路，分別用于根據(jù)控制指令驅(qū)動直流電機與舵機。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，上述方案中的一個或多個實施例可以具有如下優(yōu)點或有益效果:
[0016]通過利用人臉在檢測圖像中的位置信息構建反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)來對人機交互過程中的人臉進行跟蹤，可以顯著地降低系統(tǒng)成本，并能夠?qū)崿F(xiàn)對人臉的實時的連續(xù)的跟蹤，提尚了人機交互體驗。
[0017]本實用新型的其他優(yōu)點、目標，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結(jié)構來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0018]附圖用來提供對本申請的技術方案或現(xiàn)有技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分。其中，表達本申請實施例的附圖與本申請的實施例一起用于解釋本申請的技術方案，但并不構成對本申請技術方案的限制。
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于智能機器人系統(tǒng)實時跟蹤人臉的方法的流程示意圖；
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；
[0021]圖3a為根據(jù)本發(fā)明一實施例的獲取人臉的位置信息的示意圖，圖3b為根據(jù)本發(fā)明一實施例的確定方向調(diào)節(jié)指令的示意圖；
[0022]圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于智能機器人系統(tǒng)實時跟蹤人臉的方法的流程示意圖；
[0023]圖5a_圖5b為根據(jù)本發(fā)明又一實施例的能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的電路結(jié)構示意圖，其中，圖5a為以第二處理器為中心的主控電路結(jié)構示意圖，圖5b為主控板上的電源管理模塊的電路結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型如何應用技術手段來解決技術問題，并達成相應技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。本申請實施例以及實施例中的各個特征，在不相沖突前提下可以相互結(jié)合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0025]對于智能機器人系統(tǒng)來說，其表情信息的輸入主要是基于對攝像頭所采集的圖像的識別來獲取的，因此為了準確地確定表情輸入指令，需要完整清晰地拍攝到人臉，這就要求智能機器人系統(tǒng)在與使用者的交互過程中能夠?qū)θ四樳M行實時地跟蹤。但同時機器人系統(tǒng)的人臉跟蹤要求不同于精確的伺服系統(tǒng)，被拍攝的對象只需要穩(wěn)定且完整地位于機器人的攝像頭的拍攝范圍內(nèi)，就能夠有效地對人臉信息進行采集與分析。所以，本實用新型提出一種利用人臉在圖像中的位置形成的閉環(huán)控制方案來實現(xiàn)人臉跟蹤的系統(tǒng)，其平衡了對人臉跟蹤的精度以及實時性的雙方面要求。下面結(jié)合具體的實施例進行詳細說明。
[0026]實施例一:
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的用于智能機器人系統(tǒng)實時跟蹤人臉的方法的流程示意圖，圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。從圖2可以看出，該智能機器人系統(tǒng)20主要包括攝像頭21、安卓板22、主控板23以及執(zhí)行裝置24。
[0028]進一步如圖2所示，在安卓板22上主要設置有第一處理器221以及與該第一處理器相連接的數(shù)據(jù)發(fā)送電路222和存儲單元223，與存儲單元223相連接的人臉識別模塊224以及同時與人臉識別模塊224和第一處理器221相連接的定位解析模塊225。在主控板23上主要設置有第二處理器231、與該第二處理器231相連接的數(shù)據(jù)接收電路232、電機驅(qū)動控制電路233以及舵機輸出接口電路234。其中，攝像頭21通過第一處理器221的移動產(chǎn)業(yè)處理器接口MIPI與安卓板22相連接，安卓板22與主控板23通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路222與數(shù)據(jù)接收電路232通信連接，主控板23還連接執(zhí)行裝置24，向電機和舵機發(fā)送驅(qū)動控制信號。
[0029]攝像頭21是機器人系統(tǒng)用來采集視頻、圖像等多模態(tài)輸入信息的傳感元件。攝像頭一般由CCD或CMOS工藝制成，其利用矽感光二極體進行光與點的轉(zhuǎn)換，可以將采集到的光影像信息轉(zhuǎn)換為電子數(shù)字信號。攝像頭21的拍攝范圍一般具有一定的限制，當被拍攝的目標位于攝像頭21的拍攝范圍以外時就無法采集到完整清晰的圖像信息，進而影響對圖像信息的識別及處理。
[0030]本實施例的實時跟蹤人臉的方法由多模態(tài)輸入指令觸發(fā)執(zhí)行，如圖1的步驟SllO所示。即當機器人系統(tǒng)接收到使用者發(fā)出的多模態(tài)輸入指令時，便調(diào)用攝像頭以得到包含人臉的檢測圖像開始對人臉進行跟蹤。本實施例中對能夠觸發(fā)人臉跟蹤的多模態(tài)輸入指令不做限定，任何可以被機器人系統(tǒng)識別為有效輸入信息的多模態(tài)輸入指令均可觸發(fā)人臉跟蹤，例如語音輸入、動作輸入、包含特定表情的表情輸入中的一種或幾種。也就是說，當機器人系統(tǒng)判斷上述多模態(tài)輸入指令屬于一個有效的人機交互過程就開始在交互過程中對人臉進行跟蹤，這符合人與人之間的交互的實際情況，有利于提升交互體驗。攝像頭21對采集到的圖像進行簡單的預處理后，將處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲于設置于安卓板22上的存儲單元223 中。
[0031]人臉識別模塊224從存儲單元223中讀取檢測圖像的數(shù)據(jù)信息，做進一步處理，從中獲取檢測圖像中人臉的位置信息。具體的，人臉識別模塊224首先基于人臉識別方法識別出檢測圖像中所包含的人臉信息，并確定待跟蹤的人臉。需要注意的是，本實施例中對所采用的人臉識別方法不做限定，可以采用現(xiàn)有技術中成熟通用的識別方法。在確定了待跟蹤的人臉后，定位解析模塊225進一步對待跟蹤的人臉在檢測圖像中的位置進行解析以獲取其位置信息。在本實施例中，以預設的人臉的位置解析獲取待跟蹤的人臉的相對位置信息。
[0032]具體的，先以預設的人臉的位置作為坐標原點建立直角坐標系，再確定待跟蹤的人臉在上述直角坐標系中的位置。定位解析模塊225將確定的人臉的位置信息發(fā)送至第一處理器221進行下一步處理。其中，預設的人臉的位置可以選取位于攝像頭21拍攝范圍內(nèi)的，便于獲取完整清晰的檢測圖像的優(yōu)選位置，例如將檢測圖像的中心位置選取為預設的人臉的位置。
[0033]如圖3a所示，當待跟蹤的人臉位于像素區(qū)塊A處時，其在直角坐標系中的位置信息被確定并記錄為第二象限。當待跟蹤的人臉位于像素區(qū)塊B處時，其在直角坐標系中的位置信息被確定并記錄為縱軸。當待跟蹤的人臉位于直角坐標系的坐標原點時，可以判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致。
[0034]進一步地，當待跟蹤的人臉位于直角坐標系中除坐標原點以外的其他位置時，可以判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致，需要使人臉的位置向著坐標原點移動。如圖3b所示，當待跟蹤的人臉位于像素區(qū)塊A處時，使其向下且向右移動。當待跟蹤的人臉位于像素區(qū)塊B處時，使其沿著縱軸向上移動?？梢钥闯?，在本實施例的方法中，僅以待跟蹤的人臉在直角坐標系中的所屬區(qū)域進行判斷，不需要精確地計算出人臉在檢測圖像中的位置坐標，也不需要計算移動的距離，根據(jù)人臉在直角坐標系中的所屬區(qū)域給出移動的方向即可。這樣就能使檢測圖像中的人臉向著預設的人臉的位置移動，達到對人臉進行跟蹤的目的，簡化了跟蹤算法。
[0035]當待跟蹤的人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時，第一處理器221根據(jù)上述調(diào)節(jié)過程確定方向調(diào)節(jié)指令，并基于預設的通信協(xié)議將方向調(diào)節(jié)指令封裝為規(guī)定的格式交與數(shù)據(jù)發(fā)送電路222 ο由于方向調(diào)節(jié)指令中僅包含類似于向上、向下、向左、向右等方向指示信息，因此通信協(xié)議簡單，便于傳輸，有利于實現(xiàn)實時連續(xù)跟蹤。
[0036]數(shù)據(jù)發(fā)送電路222將得到的具有特定格式的方向調(diào)節(jié)指令發(fā)送給設置于主控板23上的數(shù)據(jù)接收電路232，數(shù)據(jù)發(fā)送電路222與數(shù)據(jù)接收電路232基于預設的通信協(xié)議進行通信。第二處理器231經(jīng)由數(shù)據(jù)接收電路232獲取方向調(diào)節(jié)指令，并根據(jù)預設的通信協(xié)議對方向調(diào)節(jié)指令進行處理，得到用于控制機器人運動的控制指令。
[0037]控制指令中包括控制機器人運動的若干指令，例如可以包括控制機器人行走的電機驅(qū)動指令及控制攝像頭轉(zhuǎn)動的舵機驅(qū)動指令。第二處理器231分別將其傳輸至電機驅(qū)動控制電路233以及舵機輸出接口電路234進行執(zhí)行。由于方向調(diào)節(jié)指令中僅包含方向信息，不包含確定的移動距離，因此在進行電機和舵機的驅(qū)動時，電機驅(qū)動控制電路233基于預設的步長沿方向調(diào)節(jié)指令中指定的方向移動機器人，舵機輸出接口電路234基于預設的角度沿方向調(diào)節(jié)指令中指定的方向轉(zhuǎn)動攝像頭。
[0038]當以預設的步長以及預設的角度進行調(diào)節(jié)時，一般不能通過一次調(diào)節(jié)就達到預設位置，因此，再次采集包含人臉的檢測圖像、獲取檢測圖像中人臉的位置信息以及基于新的檢測圖像中人臉的位置信息與預設的人臉的位置進行判斷，并得出新的方向調(diào)節(jié)指令和控制指令控制機器人運動。多次重復上述過程，就可以使人臉的位置逐漸接近預設的人臉的位置。
[0039]當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致時，第一處理器221基于預設的通信協(xié)議向第二處理器231發(fā)送停止調(diào)節(jié)指令，第二處理器231基于預設的通信協(xié)議對停止調(diào)節(jié)指令進行處理，使機器人停止運動。上述過程仍然通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路222與數(shù)據(jù)接收電路232之間的通信完成指令的傳輸，可以參照方向調(diào)節(jié)指令的傳輸過程，不再贅述。
[0040]本實施例的人臉跟蹤方法，不需要重建三維模型，而是利用人臉在二維的檢測圖像中的位置信息形成閉環(huán)控制方案，方向調(diào)節(jié)指令的獲取與控制指令的執(zhí)行分別由上位機和下位機同步處理，計算量顯著降低，節(jié)約了硬件成本，且實時性好，可以實現(xiàn)對人臉的連續(xù)跟蹤。
[0041]需要注意的是，本實施例中的機器人系統(tǒng)在對人臉進行跟蹤的同時還輸出與接收到的多模態(tài)輸入指令相對應的多模態(tài)輸出。也就是說，本實施例的人臉跟蹤方法不會干擾機器人系統(tǒng)正常的多模態(tài)輸出。舉例而言，如果使用者的多模態(tài)輸入指令要求機器人系統(tǒng)為其拍照，那么此時攝像頭會將采集的新的一幀圖像信息同時用于人臉跟蹤過程的人臉識別以及用于顯示，向使用者輸出。再如，如果使用者的多模態(tài)輸入指令是要求機器人移動到指定的位置處，那么此時控制機器人行走的電機的電機驅(qū)動控制電路233會綜合方向調(diào)節(jié)指令以及多模態(tài)輸入指令的信息確定電機的控制量。
[0042]實施例二:
[0043]圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于智能機器人系統(tǒng)實時跟蹤人臉的方法的流程示意圖。結(jié)合圖2和圖4，首先根據(jù)接收到的多模態(tài)輸入指令調(diào)用攝像頭21以得到包含人臉的檢測圖像，并將預處理后的圖像數(shù)據(jù)存儲于設置于安卓板22上的存儲單元223中，該步驟與實施例一中對應步驟相同，不再贅述。然后人臉識別模塊224從存儲單元223中讀取圖像數(shù)據(jù)，并對檢測圖像中的人臉信息進行識別。
[0044]實際中，在攝像頭21所采集的檢測圖像中可能存在不只一個人臉信息，因此在本實施例中先對檢測圖像中所包含的人臉的個數(shù)進行判斷，若檢測圖像中只包含一個人臉，則將該人臉確定為待跟蹤的人臉。若檢測圖像中包含多個人臉，則人臉識別模塊224會根據(jù)預設的選取原則確定待跟蹤的人臉。舉例而言，在選取時可以結(jié)合檢測圖像中不同的人臉所占有的像素區(qū)塊的數(shù)量來確定待跟蹤的人臉。也可以結(jié)合其他的多模態(tài)輸入信息進行選取，例如根據(jù)是否有跟人臉對應的動作輸入指令來確定待跟蹤的人臉。本實施例中對上述選取方法不做限定。
[0045]在確定了待跟蹤的人臉后，依次由定位解析模塊225對人臉位置進行解析以及由第一處理器221對人臉的位置進行判斷，當?shù)谝惶幚砥?21檢測到人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時，通過安卓板22與主控板23之間的通信將方向調(diào)節(jié)指令傳送給第二處理器231，第二處理器231基于方向調(diào)節(jié)指令控制機器人運動，同時返回步驟S440進入循環(huán)過程，直至人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致時退出循環(huán)，結(jié)束人臉的跟蹤過程。以上關于人臉識別、人臉的位置解析、指令通信以及基于方向調(diào)節(jié)指令控制機器人運動的具體方式與實施例一相同，不再贅述。
[0046]進一步地，在本實施例中，在人臉識別模塊224首次識別得出檢測圖像中的人臉并確定待跟蹤的人臉后，還將待跟蹤的人臉的特征信息存儲于存儲單元223中。在首次之后的多次重復調(diào)用攝像頭采集新的檢測圖像并對圖像進行識別的過程中，先根據(jù)存儲的待跟蹤的人臉的特征信息判斷新的檢測圖像中是否包含待跟蹤的人臉，即先通過步驟S460進行判斷，如圖4所示。若包含則繼續(xù)對該待跟蹤的人臉進行跟蹤，若不包含，即當識別得到的檢測圖像中不存在與存儲的待跟蹤的人臉的特征信息相同的人臉時，第一處理器221將基于預設的通信協(xié)議向第二處理器231發(fā)送暫停調(diào)節(jié)指令，第二處理器231控制機器人暫停運動。同時第二處理器231會根據(jù)預設的多模態(tài)輸出指令輸出交互信息，引導使用者對接下來的處理方式進行選擇。
[0047]舉例而言，當識別得到的檢測圖像中的人臉的特征信息與存儲的待跟蹤的人臉的特征信息不同時，機器人會發(fā)出“超出跟蹤范圍”的語音提示信息，或是使指示燈閃爍進行提示。而使用者此時可以基于機器人發(fā)出的提示信息與其進行交互來決定是否繼續(xù)進行人臉跟蹤，比如，使用者可以通過語音輸入指令“不用繼續(xù)跟蹤了”結(jié)束人臉跟蹤的過程，機器人在識別該語音輸入指令后會直接退出人臉跟蹤程序的執(zhí)行。或是使用者主動回到機器人的攝像頭的拍攝的范圍內(nèi)，機器人恢復人臉跟蹤程序的執(zhí)行。
[0048]本實施例的人臉跟蹤方法，在采集到包含多個人臉的檢測圖像后，能夠結(jié)合多模態(tài)輸入指令及預設的規(guī)則確定待跟蹤的人臉，且能在跟蹤中斷后通過與使用者的交互對程序的執(zhí)行進行處理，提高了使用者與機器人之間的交互體驗。
[0049]實施例三:
[0050]圖5a_圖5b為根據(jù)本發(fā)明又一實施例的能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的電路結(jié)構示意圖，其中，圖5a為以第二處理器為中心的主控電路結(jié)構示意圖，圖5b為主控板上的電源管理模塊的電路結(jié)構示意圖。
[0051 ] 如圖5a所示，本實施例中采用STM32作為主控芯片，STM32是一款基于32位Cortex-M內(nèi)核的微控制器，其面向各類注重高性能、低成本、低功耗的嵌入式領域。
[0052]STM32以引腳PA6和PA7作為連接電機驅(qū)動控制電路233的接口，將根據(jù)控制指令生成的PWM波形傳送至電機驅(qū)動控制電路233，主要對控制機器人行走的電機進行速度調(diào)控。STM32以內(nèi)部定時器輸出引腳作為舵機接口，將根據(jù)控制指令生成的PWM波形傳送至舵機輸出接口電路234，控制攝像頭的旋轉(zhuǎn)。
[0053]STM32以引腳PA9和PAlO作為通用串行通信接口，連接數(shù)據(jù)接收電路232進行串行通信，基于預設的串口通信協(xié)議，接收上位機發(fā)送的方向調(diào)節(jié)指令、停止調(diào)節(jié)指令或暫停調(diào)節(jié)指令。STM32還開放SWD程序下載接口，可以方便地對系統(tǒng)進行調(diào)試。
[0054]在主控板23上設置有電源管理模塊，如圖5b所示，電源管理模塊能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的5V和3.3V的電壓。在主控板23上還設置有晶振電路、復位電路、電源指示電路等輔助電路模塊，均可采用通用設計實現(xiàn)，不再贅述。
[0055]第一處理器221采用的是全志A20移動應用處理器，A20基于ARMCortex-A7和Mali 400mp2GPU架構，支持2160像素的視頻解碼，且兼容H.264編解碼標準，適用于視頻圖像的處理。在本實施例中，利用第一處理器A20完成對人臉的識別和人臉位置的解析。
[0056]本實施例的能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)的電路結(jié)構簡單，無需采用高性能的DSP來實現(xiàn)復雜的算法，成本低廉。
[0057]雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術領域內(nèi)的技術人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【主權項】
1.一種能夠?qū)θ四樳M行實時跟蹤的智能機器人系統(tǒng)，包括: 攝像頭，用于采集包含人臉的檢測圖像； 第一處理器，設置于安卓板上且與所述攝像頭相連接，接收多模態(tài)輸入指令，并根據(jù)所述多模態(tài)輸入指令調(diào)用攝像頭得到檢測圖像;基于所述檢測圖像中人臉的位置信息與預設的人臉的位置向第二處理器發(fā)送調(diào)節(jié)指令，且當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時，再次調(diào)用所述攝像頭以獲取檢測圖像中人臉的位置信息，并基于所述位置信息與預設的人臉的位置向第二處理器發(fā)送調(diào)節(jié)指令直至人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致； 第二處理器，設置于主控板上且與所述第一處理器進行通信，用于根據(jù)所述調(diào)節(jié)指令獲取控制指令以控制執(zhí)行裝置動作，并同時輸出與所述多模態(tài)輸入指令對應的多模態(tài)輸出； 執(zhí)行裝置，與所述第二處理器相連接，基于所述控制指令驅(qū)動機器人運動。2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述安卓板上設置有數(shù)據(jù)發(fā)送電路，在所述主控板上設置有數(shù)據(jù)接收電路，當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致時， 所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議經(jīng)由所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路向所述數(shù)據(jù)接收電路發(fā)送方向調(diào)節(jié)指令； 所述第二處理器經(jīng)由所述數(shù)據(jù)接收電路接收方向調(diào)節(jié)指令，并基于預設的通信協(xié)議對所述方向調(diào)節(jié)指令進行處理，得到用于控制執(zhí)行裝置動作的控制指令。3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致時， 所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議經(jīng)由所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路向所述數(shù)據(jù)接收電路發(fā)送停止調(diào)節(jié)指令； 所述第二處理器經(jīng)由所述數(shù)據(jù)接收電路接收停止調(diào)節(jié)指令，并基于預設的通信協(xié)議對所述停止調(diào)節(jié)指令進行處理，停止所述執(zhí)行裝置的動作。4.根據(jù)權利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述安卓板上設置有: 人臉識別模塊，其識別所述檢測圖像中的人臉并確定待跟蹤的人臉； 定位解析模塊，其接收所述人臉識別模塊的待跟蹤的人臉的信息，并以預設的人臉的位置為坐標原點建立直角坐標系，確定所述待跟蹤的人臉在所述直角坐標系中的位置。5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理器接收所述定位解析模塊確定的人臉的位置信息，且當所述待跟蹤的人臉位于所述直角坐標系的坐標原點時，判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置一致，否則判斷人臉在檢測圖像中的位置與預設的人臉的位置不一致。6.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述安卓板上設置有存儲單元，當所述人臉識別模塊首次識別所述檢測圖像中的人臉并確定待跟蹤的人臉后將所述待跟蹤的人臉的特征信息存儲于所述存儲單元中。7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當所述人臉識別模塊識別得到的所述檢測圖像中的人臉的特征信息與存儲于所述存儲單元中的所述待跟蹤的人臉的特征信息不同時，所述第一處理器基于預設的通信協(xié)議向所述第二處理器發(fā)送暫停調(diào)節(jié)指令，所述第二處理器使機器人暫停運動，并同時輸出預設的多模態(tài)交互信息。8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述主控板上設置有電機驅(qū)動控制電路及舵機輸出接口電路，分別用于根據(jù)控制指令驅(qū)動直流電機與舵機。
【文檔編號】G05D3/20GK205644294SQ201620214000
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】賈梓筠, 韓冬
【申請人】北京光年無限科技有限公司