本實(shí)用新型涉及一種測距系統(tǒng)，特別是涉及一種空間測距系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有計(jì)算機(jī)信號反饋技術(shù)中，利用光學(xué)傳感器監(jiān)測視野內(nèi)的障礙物距離已形成成熟技術(shù)運(yùn)用。通常是結(jié)合計(jì)算機(jī)信號反饋技術(shù)，機(jī)器人通過攝像頭獲取確定視野，利用光學(xué)傳感器采集的距離信號判斷視野中障礙物的距離。

但是這種方式對于多個(gè)障礙物在事業(yè)中的具體位置關(guān)系無法直接監(jiān)測，需要運(yùn)用多個(gè)分離設(shè)置的光學(xué)傳感器分別檢測，再由后續(xù)處理單元進(jìn)行計(jì)算。由于初始參數(shù)偏差，以及受環(huán)境因素影響計(jì)算效率低下，空間定位精度有限。

目前光學(xué)傳感器已可以形成焦平面陣列的像元數(shù)量超過1024*1024，具有了實(shí)時(shí)呈現(xiàn)立體視覺測量的基礎(chǔ)。

對障礙物的視覺捕捉在機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)中尤其重要，如果不能具有識別幼兒基本動作的立體視覺捕捉能力，就不能實(shí)現(xiàn)教育系統(tǒng)的自動化交互。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有光學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)采集信號無法形成立體視覺的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型的機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)，包括若干分布式采集裝置，所述分布式采集裝置包括機(jī)器人本體和信號采集單元，信號采集單元固定在機(jī)器人本體的轉(zhuǎn)動部上，信號采集單元包括紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵泻图t外光源，所述分布式采集裝置圍合，形成紅外信號覆蓋空間，紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵行纬啥嗖杉较颉?/p>

所述機(jī)器人本體包括基座和轉(zhuǎn)動頭部，轉(zhuǎn)動頭部外形為球體，轉(zhuǎn)動頭部的殼體中部固定信號采集單元，轉(zhuǎn)動頭部的殼體頂部設(shè)置錐形天線罩，錐形天線罩中固定通信天線，轉(zhuǎn)動頭部的殼體內(nèi)固定通信模塊。

所述基座外形為圓臺，基座內(nèi)設(shè)置蓄電池、電路主體和伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)動頭部底端連接。

所述伺服電機(jī)的輸出軸為中空管，通信天線與信號采集單元的電連接線纜在伺服電機(jī)的輸出軸中敷設(shè)。

所述視覺信號采集單元包括一個(gè)中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?，一個(gè)短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?，以中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵械闹行臑橐粋€(gè)焦點(diǎn)，以短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵袨榱硪粋€(gè)焦點(diǎn)，形成橢圓圓周的固定框架，在固定框架上間隔設(shè)置紅外光源，紅外光源的照明方向與焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵刑綔y方向相同。

所述固定框架的長軸上方和長軸的中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵幸欢?，間隔設(shè)置中波紅外光源，在固定框架的長軸下方和長軸的短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵幸欢?，間隔設(shè)置短波紅外光源。

所述固定框架的中心為圓心，中波紅外光源間隔十五度設(shè)置，短波紅外光源間隔十五度設(shè)置。

所述固定框架由機(jī)器人本體的相應(yīng)固定輪廓替代。

還包括無線路由器、視覺合成服務(wù)器和媒體合成服務(wù)器，其中：

分布式采集裝置09，用于將信號采集單元分布設(shè)置在紅外光源的照射探測空間周圍，采集探測空間中被測物體在相應(yīng)方向的變化信號，將變化信號形成上行數(shù)據(jù)無線發(fā)送；

無線路由器，用于建立分布式采集裝置09與上位機(jī)間，及上位機(jī)間的數(shù)據(jù)鏈路；

視覺合成服務(wù)器，用于接收分布式采集裝置09的上行數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)內(nèi)置算法形成被測物體的形態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，并傳輸至媒體合成服務(wù)器；

媒體合成服務(wù)器，用于接收被測物體的形態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)內(nèi)置算法形成與被測物體交互的聲、光、電媒體數(shù)據(jù)，并輸出至相應(yīng)媒體裝置。

本實(shí)用新型的機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)分布式設(shè)置光學(xué)焦平面陣列和相應(yīng)的沿特定閉合曲線布設(shè)兩種波長的光源，圍合成立體探測空間。紅外信號輻照能量疊加形成視野空間中的非可見可識別的峰谷分布信號。形成兒童運(yùn)動中肢體或面部的各角度移動數(shù)據(jù)，結(jié)合對肢體不同部位對不同紅外信號的反射區(qū)別，利用后續(xù)專用服務(wù)器形成對兒童的形態(tài)和運(yùn)動反應(yīng)狀態(tài)識別的立體視覺功能。

獲取兒童的形態(tài)和運(yùn)動反應(yīng)狀態(tài)，形成立體視覺數(shù)據(jù)供視覺合成服務(wù)器分析行為狀態(tài)，并通過媒體合成服務(wù)器作出相應(yīng)的媒體反饋。為自動化完成嬰幼兒的蒙臺梭利教育模式提供可靠的技術(shù)手段。也可應(yīng)用于有限空間的低速三維運(yùn)動捕捉。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)獲取立體視覺信號的信號采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)的信號采集單元單一信號采集形成的空間反饋信號分布示意圖；

圖3為本實(shí)用新型機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)的分布結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)的分布式采集裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

針對機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)包括的信號采集單元是本實(shí)施例的主要改進(jìn)。

如圖1所示，信號采集單元包括一個(gè)中波紅外(MWIR)焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1，一個(gè)短波紅外(SWIR)焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?2，以中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1的中心為一個(gè)焦點(diǎn)，以短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?2為另一個(gè)焦點(diǎn)，形成橢圓圓周的固定框架03，在固定框架03上間隔設(shè)置紅外光源，紅外光源的照明方向與焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵刑綔y方向相同。

在固定框架03的長軸上方和長軸的中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1一端，間隔設(shè)置中波紅外光源04，在固定框架03的長軸下方和長軸的短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1一端，間隔設(shè)置短波紅外光源05。

以固定框架03的中心為圓心，中波紅外光源04間隔十五度設(shè)置，短波紅外光源05間隔十五度設(shè)置。

固定框架03可以由機(jī)器人本體上的相應(yīng)固定輪廓替代。

如圖2所示，以中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1為基準(zhǔn)，中波紅外焦平面陣列成矩陣的傳感器可以識別不同中波波長的峰谷分布信號，形成視野內(nèi)的中波能量的空間內(nèi)的峰谷分布信號。通過后續(xù)數(shù)據(jù)處理可以輕易獲得立體視覺直接判斷空間中主客體的位置關(guān)系，并利用不同波長的峰谷分布信號的反饋強(qiáng)度判斷出障礙物的基本物理屬性。當(dāng)障礙物在空間內(nèi)的峰谷分布信號中移動時(shí)，焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵锌梢粤⒓床蹲秸系K物的動作變化。

當(dāng)同時(shí)利用短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?2時(shí)，短波紅外焦平面陣列成矩陣的傳感器同樣可以識別不同中波波長的峰谷分布信號，形成視野內(nèi)的短波能量的空間內(nèi)的峰谷分布信號。與上述中波能量的空間內(nèi)的峰谷分布信號形成復(fù)合峰谷分布信號，中波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?1和短波紅外焦平面?zhèn)鞲衅麝嚵?2有相對位置形成的視差角度，使得障礙物在空間內(nèi)的復(fù)合峰谷分布信號中移動時(shí)可以獲得形成立體視覺的基本矢量相關(guān)數(shù)據(jù)。

如圖3所示，機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)還包括集成信號采集單元的分布式采集裝置09、無線路由器08、視覺合成服務(wù)器07和媒體合成服務(wù)器06，其中：

分布式采集裝置09，用于將信號采集單元分布設(shè)置在紅外光源的照射探測空間周圍，采集探測空間中被測物體在相應(yīng)方向的變化信號，將變化信號形成上行數(shù)據(jù)無線發(fā)送；

無線路由器08，用于建立分布式采集裝置09與上位機(jī)間，及上位機(jī)間的數(shù)據(jù)鏈路；

視覺合成服務(wù)器07，用于接收分布式采集裝置09的上行數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)內(nèi)置算法形成被測物體的形態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，并傳輸至媒體合成服務(wù)器06；

媒體合成服務(wù)器06，用于接收被測物體的形態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)內(nèi)置算法形成與被測物體交互的聲、光、電媒體數(shù)據(jù)，并輸出至相應(yīng)媒體裝置。

如圖4所示，分布式采集裝置09包括機(jī)器人本體10，其中包括基座11和轉(zhuǎn)動頭部12，其中：

轉(zhuǎn)動頭部12外形為球體，轉(zhuǎn)動頭部12的殼體中部固定信號采集單元14，轉(zhuǎn)動頭部12的殼體頂部設(shè)置錐形天線罩13，錐形天線罩13中固定通信天線，轉(zhuǎn)動頭部12的殼體內(nèi)固定通信模塊。

基座11外形為圓臺，基座11內(nèi)設(shè)置蓄電池、電路主體和伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)動頭部12底端連接。

伺服電機(jī)的輸出軸為中空管，通信天線與信號采集單元14的電連接線纜在伺服電機(jī)的輸出軸中敷設(shè)。

本實(shí)用新型的機(jī)器人教育誘導(dǎo)系統(tǒng)利用分布式采集裝置09建立各信號采集單元構(gòu)成的紅外信號探測空間，獲取兒童的形態(tài)和運(yùn)動反應(yīng)狀態(tài)，形成立體視覺數(shù)據(jù)供視覺合成服務(wù)器07分析行為狀態(tài)，并通過媒體合成服務(wù)器06做出相應(yīng)的媒體反饋。為自動化完成嬰幼兒的蒙臺梭利教育模式提供可靠的技術(shù)手段。也可應(yīng)用于有限空間的低速三維運(yùn)動捕捉。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。