技术领域
[0001] 本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种智能机器人。
相关背景技术
[0002] 智能机器人是一种能自动执行任务的人造机器装置，可用于取代或协助人类工作。在工作期间，智能机器人往往需避开障碍物进行行走，然而，现有智能机器人的避障性能较差，不适用于复杂的应用场景。
具体实施方式
[0022] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0024] 还需要说明的是，本发明实施例中，按照图1中所建立的XYZ直角坐标系定义：位于X轴正方向的一侧定义为前方，对应智能机器人行走的前进方向，位于X轴负方向的一侧定义为后方；位于Y轴正方向的一侧定义为左方，位于Y轴负方向的一侧定义为右方；位于Z轴正方向的一侧定义为上方，位于Z轴负方向的一侧定义为下方。
[0025] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0026] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：
[0028] 请参阅图1、图2，本发明实施例提供了一种智能机器人，包括机器人本体10以及均安装于机器人本体10的前侧的第一RGBD相机20和第二RGBD相机30，第一RGBD相机20斜向下安装(具体体现为第一RGBD相机20的拍摄视角朝下倾斜)，第二RGBD相机30设于第一RGBD相机20的下侧并斜向上安装(具体体现为第二RGBD相机30的拍摄视角朝上倾斜)，第二RGBD相机30的拍摄视角与第一RGBD相机20的拍摄视角之间形成的夹角为锐角。
[0029] 在此需要说明的是，第一RGBD相机20和第二RGBD相机30可为同种类的RGBD(深度图像)相机，也可为不同种类的RGBD相机。使用期间，RGBD相机可实时获取其检测范围内的RGBD图像，RGBD图像中的每个像素点均包括R(Red，红)、G(Green，绿)和B(Blue，蓝)的彩色像素信息，以及D(Depth，深度)深度信息。基于此，即可基于三维的彩色像素信息和深度信息，识别出RGBD相机的检测范围内是否存在障碍物，且还可识别出障碍物的尺寸、形状、位置等等。
[0030] 示例地，第一RGBD相机20和第二RGBD相机30可选采用realsense(英特尔提供的感知计算解决方案系列)D430，第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的FOV(Field‑of‑View，视场角)为：85.2°(H，水平)×58°(V，垂直)，深度感知范围为0.2～10m。
[0031] 在此还需要说明的是，本实施例中，第一RGBD相机20设于第二RGBD相机30的上侧，并斜向下安装，斜向下安装时优选使第一RGBD相机20的垂直视角贴近机器人本体10。基于此，第一RGBD相机20的检测范围α1即可基本覆盖机器人本体10的前侧下方，如此，第一RGBD相机20即可用于检测地面的障碍物(例如石头等等)，以及检测前方是否存在悬崖(例如楼梯等等)。
[0032] 而第二RGBD相机30则设于第一RGBD相机20的下侧，并斜向上安装，斜向上安装时使第二RGBD相机30的拍摄视角与第一RGBD相机20的拍摄视角呈锐角设置，优选使第二RGBD相机30的垂直视角贴近机器人本体10。基于此，第二RGBD相机30的检测范围α2即可基本覆盖机器人本体10的前侧上方，如此，第二RGBD相机30即可用于检测悬空的障碍物(例如悬挂在墙壁上的架子等等)。
[0033] 综上，本发明实施例提供的智能机器人，在工作期间，可通过安装在机器人本体10前侧上方并斜向下安装的第一RGBD相机20，实时三维检测机器人本体10的前侧下方的障碍物以及悬崖；同时还可通过安装在机器人本体10前侧下方、斜向上安装且拍摄视角与第一RGBD相机20的拍摄视角呈锐角设置的第二RGBD相机30，实时三维检测机器人本体10前侧上方的悬空障碍物。并且第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的综合检测范围较广、盲区较窄。基于此，智能机器人即可综合第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的三维检测，实现精准、自动避障，从而优化了智能机器人的避障性能，使得智能机器人可适用于复杂多变的应用场景(当然，也适用于简单的应用场景)。从而在一定程度上保障并提高了智能机器人的使用性能，保障并延长了智能机器人的使用寿命。
[0034] 请参阅图1、图2，在本实施例中，第一RGBD相机20的安装高度离地35～45cm，第一RGBD相机20的俯角β4(即相对于水平向下倾斜的角度)的角度值为45°～55°；第二RGBD相机30的安装高度离地15～25cm，第二RGBD相机30的仰角β5(即相对于水平向上倾斜的角度)的角度值为55°～65°。
[0035] 示例地，如图2所示，第一RGBD相机20的安装高度离地41cm，第一RGBD相机20的俯角β4的角度值为50°；第二RGBD相机30的安装高度离地21cm，第二RGBD相机30的仰角β5的角度值为60°。
[0036] 通过采用上述方案，可使第一RGBD相机20的垂直视角贴近机器人本体10，可使第二RGBD相机30的垂直视角贴近机器人本体10，并可促使第一RGBD相机20的检测范围α1和第二RGBD相机30的检测范围α2交叠，从而可较大程度地优化并扩大化第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的综合检测范围，可使第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的综合检测范围大面积地覆盖机器人本体10的前侧区域，可较大程度地减少智能机器人的检测盲区，从而可进一步优化智能机器人的避障性能。
[0037] 请参阅图1、图2、图3，在本实施例中，智能机器人还包括安装于机器人本体10的前侧的避障雷达40，避障雷达40设于第二RGBD相机30的下侧并斜向下安装。
[0038] 基于本实施例的设置，避障雷达40的检测范围α3可覆盖机器人本体10的前侧下方的近距离范围，至少可覆盖第一RGBD相机20的部分检测盲区。
[0039] 因而，通过采用上述方案，在工作期间，智能机器人还可通过设于第二RGBD相机30的下侧并斜向下安装的避障雷达40，实时检测机器人本体10前侧下方的近距离范围内的障碍物，尤其低矮的障碍物(例如电线、拖鞋、地毯等等)，基于此，可利于扩大化第一RGBD相机20、第二RGBD相机30和避障雷达40的综合检测范围，利于压缩检测盲区，从而可进一步优化智能机器人的避障性能，保障智能机器人可实现精准、自动避障，进而可提高智能机器人的使用性能，可延长智能机器人的使用寿命。
[0040] 请参阅图1、图2、图3，在本实施例中，避障雷达40设有两个，其中一避障雷达40设于机器人本体10的左前方；另外一避障雷达40设于机器人本体10的右前方。
[0041] 通过采用上述方案，在工作期间，智能机器人具体可通过设于机器人本体10的左前方的避障雷达40，实时检测机器人本体10的下侧左前方的近距离范围内的障碍物及悬崖；同时还可通过设于机器人本体10的右前方的避障雷达40，实时检测机器人本体10的下侧右前方的近距离范围内的障碍物及悬崖；基于此，可进一步扩大化各避障雷达40在左右方向上的检测范围α3，可利于进一步压缩智能机器人的检测盲区，从而可进一步优化智能机器人的避障性能，保障智能机器人可实现精准、自动避障。
[0042] 示例地，避障雷达40可选采用固态激光LD(乐动)07。基于此，在工作期间，固态激光的一字线激光器可按照固定的角度发出一字型线激光，激光在照射到障碍物时可被反射回固态激光，而被固态激光的摄像头捕捉，随后根据固态激光的一字线激光器和摄像头的固定结构，再结合三角测距原理，即可得出障碍物至固态激光的距离，再综合摄像头本身的参数，即可获得障碍物在雷达坐标系中的完整点云图。
[0043] 请参阅图1、图2、图3，在本实施例中，避障雷达40设有两个，其中一避障雷达40设于机器人本体10的左前方，并斜向左安装(即避障雷达40的探测视角相对于正前方向左偏移)；另外一避障雷达40设于机器人本体10的右前方，并斜向右安装(即避障雷达40的探测视角相对于正前方向右偏移)。
[0044] 通过采用上述方案，可在保障两个避障雷达40的检测范围α3交叠的基础上，促使设于机器人本体10的左前方的避障雷达40的检测范围α3朝左倾斜，并促使设于机器人本体10的右前方的避障雷达40的检测范围α3朝右倾斜，以扩大化两个避障雷达40的综合检测范围，从而可使两个避障雷达40的检测范围α3大面积地覆盖机器人本体10的下侧的左前方、正前方和右前方，进而可进一步扩大化各避障雷达40在左右方向上的检测范围α3，可进一步压缩智能机器人的检测盲区，可进一步优化智能机器人的避障性能。
[0045] 请参阅图3，在本实施例中，各避障雷达40均相对于机器人本体10的正前方偏离15°～25°。
[0046] 示例地，如图3所示，设于机器人本体10的左前方的避障雷达40相对于机器人本体10的正前方向左偏离β1＝20°，设于机器人本体10的右前方的避障雷达40相对于机器人本体10的正前方向右偏离β2＝20°。
[0047] 通过采用上述方案，可促使两个避障雷达40的检测范围α3交叠，并可扩大化两个避障雷达40的综合检测范围，从而可使两个避障雷达40的检测范围α3大面积地覆盖机器人本体10的下侧的左前方、正前方和右前方，进而可进一步扩大化各避障雷达40在左右方向上的检测范围α3，可进一步压缩智能机器人的检测盲区，可进一步优化智能机器人的避障性能。
[0048] 请参阅图1、图2，在本实施例中，避障雷达40的安装高度离地5～15cm，避障雷达40的俯角β3(即相对于水平向下倾斜的角度)的角度值为25°～35°。其中，上文及下文所指“离地”的含义是距离智能机器人行走的地面。
[0049] 通过采用上述方案，可促使避障雷达40的检测范围α3靠近机器人本体10，以使避障雷达40的检测范围α3覆盖机器人本体10的前侧下方的“近”距离范围，从而可使避障雷达40的检测范围α3覆盖更多的第一RGBD相机20的检测盲区，进而可进一步优化智能机器人的避障性能，保障智能机器人可实现精准、自动避障。
[0050] 示例地，如图2所示，避障雷达40的安装高度离地11cm，避障雷达40的俯角β3的角度值为29°。如此设置，避障雷达40发现障碍物的最小距离约为21.2cm。从而便于智能机器人实现精准、即时、自动避障。
[0051] 请参阅图1、图2，在本实施例中，智能机器人还包括均安装于机器人本体10的前侧的多个RGB摄像头50，各RGB摄像头50均设于第一RGBD相机20的上侧，且沿上下方向间隔设置。
[0052] 其中，RGB摄像头50可获取其检测范围α4内的物体的R(Red，红)、G(Green，绿)和B(Blue，蓝)的图像信息，而实现物体识别。
[0053] 通过采用上述方案，在工作期间，智能机器人还可通过各RGB摄像头50识别环境物体，并进行交互，基于此，再综合第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的障碍物检测功能，智能机器人即可自动实现导航、定位、避障、路径规划等等，从而使用性能更佳。
[0054] 请参阅图1、图2，在本实施例中，相邻两RGB摄像头50之间的高度差为20cm。
[0055] 示例地，如图2所示，智能机器人设置了两个RGB摄像头50，其中一个RGB摄像头50的安装高度离地95cm，另外一个RGB摄像头50的安装高度离地75cm。
[0056] 通过采用上述方案，可优化各RGB摄像头50的布局，以扩大化各RGB摄像头50在上下方向所覆盖的综合检测范围，并使相邻两个RGB摄像头50的检测范围α4交叠，而减少各RGB摄像头50的综合检测盲区，基于此，可利于保障并优化各RGB摄像头50的综合检测性能，保障并提高智能机器人的使用性能。
[0057] 请参阅图1、图2，在本实施例中，智能机器人还包括均安装于机器人本体10的前侧的多个超声波传感器60，各超声波传感器60均设于第二RGBD相机30的下侧，并沿左右方向等角度间隔设置。
[0058] 其中，各超声波传感器60还均设于避障雷达40的上侧。
[0059] 通过采用上述方案，在工作期间，智能机器人还可通过各超声波传感器60，参与实时检测机器人本体10前侧的障碍物，以弥补第一RGBD相机20、第二RGBD相机30和避障雷达40的检测盲区，从而可进一步优化智能机器人的避障性能，保障智能机器人可实现精准、自动避障。
[0060] 请参阅图1、图2，在本实施例中，各超声波传感器60的安装高度离地10～20cm，相邻两超声波传感器60的中轴线之间所形成的夹角的角度值为15°～25°。或，相邻两超声波传感器60的超声波发射线之间所形成的夹角的角度值为15°～25°。
[0061] 示例地，超声波传感器60设有五个，各超声波传感器60的安装高度离地16cm，相邻两超声波传感器60的中轴线之间所形成的夹角的角度值为20°。
[0062] 通过采用上述方案，可优化各超声波传感器60的布局，以扩大化各超声波传感器60在左右方向所覆盖的综合检测范围，并使相邻两个超声波传感器60的检测范围交叠，而减少各超声波传感器60的综合检测盲区，基于此，可利于保障并优化各超声波传感器60的障碍物检测性能，保障并提高智能机器人的避障性能。
[0063] 请参阅图2，在本实施例中，智能机器人还包括至少一个用于存储物品的储物箱70，储物箱70安装于机器人本体10的后侧。
[0064] 通过采用上述方案，可通过储物箱70存储报刊、书籍等物品，并便于用户按需取用，而保障并提高智能机器人的使用性能。其中，通过将储物箱70设于机器人本体10的后侧，可便于用户从机器人本体10的后侧直接取放物品，而降低用户在取用物品期间被机器人本体10的前侧的第一RGBD相机20、第二RGBD相机30等检测到而导致机器人本体10紧急制动的风险，从而可进一步保障并提高智能机器人的使用性能，保障并延长智能机器人的使用寿命。
[0065] 请参阅图1、图2，在本实施例中，智能机器人还包括显示屏80，显示屏80安装于机器人本体10的前侧，且安装于第一RGBD相机20的上侧。
[0066] 通过采用上述方案，智能机器人可在前进过程中，通过安装于机器人本体10的前侧的显示屏80持续向用户展示各类信息，而保障并提高智能机器人的使用性能。其中，通过将显示屏80安装于第一RGBD相机20的上侧，可便于智能机器人按需设置大屏的显示屏80，且不影响第一RGBD相机20和第二RGBD相机30的综合检测范围。
[0067] 请参阅图2，在本实施例中，智能机器人还包括用于接收输入语音信号的麦克风90以及用于输出语音的扬声器100，麦克风90安装于机器人本体10的头部的上侧，扬声器100安装于机器人本体10的头部的后侧。
[0068] 通过采用上述方案，智能机器人可在运行过程中，通过安装于机器人本体10的头部的上侧的麦克风90，多方位、较全面地接收输入语音信号，而保有较佳的收音效果；还可通过安装于机器人本体10的头部的后侧的扬声器100，清晰地向用户输出、播放语音，并降低对麦克风90的干扰影响；从而可有效保障并提高智能机器人的使用性能。
[0069] 请参阅图2，在本实施例中，智能机器人还包括用于控制智能机器人停止动作的急停按钮110，急停按钮110设于机器人本体10的后侧。
[0070] 通过采用上述方案，用户可通过按压设于机器人本体10的后侧的急停按钮110，紧急、即时控制智能机器人停止动作，基于此，可保障并提高智能机器人的使用性能和使用安全性。
[0071] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
