CN108132008A - 一种自主式爆炸物销毁器移动平台及其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自主式爆炸物销毁器移动平台，其包括一远程手持终端模块、一移动平台模块、一转接平台模块和一视觉伺服模块；远程手持终端模块内设置有终端操作系统，用于发送控制指令至所述移动平台模块；转接平台模块上设置有通用化的设备搭载接口，以实现与不同的设备进行快速搭接组合；视觉伺服模块用于描述所述移动平台模块的动态目标识别，获取目标图像，经过处理获得目标位置信息，再将获取的位置信息反馈至所述移动平台模块；转接平台模块固定在所述移动平台模块上，视觉伺服模块集成在所述移动平台模块上。本发明由于模块精简结构简单，具有较好的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和适用性，成本低廉，易于推广使用。

Description

一种自主式爆炸物销毁器移动平台及其的控制方法

技术领域

本发明属于军警用反恐装备研究领域，尤其涉及爆炸物销毁装备研究领域，涉及机器人控制、图像处理以及无线通信等多学科技术。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，大量先进的电子器材被恐怖分子直接用于爆炸装置的制作，实施爆炸恐怖袭击的战术方法、技术手段不断推陈出新，使得防范、处置涉爆恐怖袭击事件的难度越来越大、风险越来越高。特别是采用传统的接触式手工作业方式，分解高水平非制式爆炸装置，几乎已经成为不可能完成的任务、几乎是一种非死即残的高危作业。随着全球反恐形式的日益严峻，爆炸恐怖袭击事件始终威胁着世界和平，并在全世界范围内频繁发生。因此，各国都在加强反恐设备的研发，不断研发高技术含量的反恐设备，提高反恐设备水平，增强防范和处置恐怖袭击的能力，坚决打击反恐分子。反恐设备主要用于代替人力直接在恐怖袭击现场进行侦查、排除和处置爆炸物以及其它危险物品。目前，爆炸物销毁器成为了最为有利的反恐设备，而爆炸物销毁器的研究重点在于远程人工遥控和自主功能。远程人工遥控可保障排爆人操作排爆机器人进行排爆任务时的安全性；自主功能意味着排爆机器人可以自主搜索、探测、识别目标而进行排爆和销毁爆炸物的能力，具有一定的智能性。

有线、无线遥控排爆机器人出现以后，因其非接触、远距离作业方式可确保排爆人员执行排爆任务时的安全，曾一度受到广大涉爆事件处置人员的青睐，但通过用户长期使用，其致命缺陷也逐渐暴露出来，如作业准备时间长、系统组成模块多、人员培训成本高、处置作业效率低、参与保障人数多等，致使其成为典型的“形象装备”、“模特装备”、“政绩装备”，几乎寻找不到值得推广的实战案例。

发明内容

为克服现有现有技术中的不足，本发明提供了一种自主式爆炸物销毁器移动平台，该移动平台是一种可以远程遥控且具有自主功能反恐装备搭载平台，通过与爆炸物销毁装备组合，实现涉爆的危险环境下有效清理危险物品。

为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种自主式爆炸物销毁器移动平台，其包括一远程手持终端模块、一移动平台模块、一转接平台模块和一视觉伺服模块；所述远程手持终端模块内设置有终端操作系统，用于发送控制指令至所述移动平台模块；所述转接平台模块上设置有通用化的设备搭载接口，以实现与不同的设备进行快速搭接组合；所述视觉伺服模块用于描述所述移动平台模块的动态目标识别，获取目标图像，经过处理获得目标位置信息，再将获取的位置信息反馈至所述移动平台模块；所述转接平台模块固定在所述移动平台模块上，所述视觉伺服模块集成在所述移动平台模块上。

进一步的，所述远程手持终端模块内集成有信息发射系统，所述远程手持终端模块通过所述信息发射系统将相关控制指令发射至所述移动平台模块。

进一步的，所述移动平台模块内集成了一运动控制系统，所述运动控制系统用于控制所述移动平台模块的运动轨迹，包括前进、后退、转弯及S形前进。

进一步的，所述移动平台模块内集成有一信息接收系统，所述信息接收系统与所述信息发射系统之间能够在电磁屏蔽下进行稳定通信。

进一步的，所述视觉伺服模块包括一视觉相机及一图像处理系统，所述视觉相机将获取的目标图像传输至所述图像处理系统，所述图像处理系统经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至所述移动平台模块的所述运动控制系统。

本发明的另一发明目的在于提供一种基于所述移动平台所实现的自主式爆炸物销毁器移动平台控制方法，具体步骤如下：

步骤1）操作人员通过远程手持终端模块发送相关命令控制移动平台模块进入当前所需要的运动模式，包括：人工操作模式和自动工作模式；

步骤2）移动平台模块首先在人工操作模式下快速到达指定的排爆工作现场；

步骤3）之后，操作人通过远程手持终端模块将移动平台模块的人工操作模式切换至自动工作模式；

步骤4）此致，移动平台模块中的运动控制系统向视觉伺服模块发出请求指令，于是视觉伺服模块通过视觉相机获取目标图像信息，视觉相机将获取的目标图像传输至图像处理系统，图像处理系统经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至移动平台模块的运动控制系统，运动控制系统根据视觉伺服模块反馈的目标图像信息做出控制决策，以控制移动平台模块调整姿态而靠近目标；

步骤5）视觉伺服模块为移动平台模块中的运动控制系统反馈信息的同时，也会发送一条停止调整移动平台模块运行姿态的指令，运动控制系统根据视觉伺服模块反馈的信息以及当前的姿态信息判断是否需要进一步调整工作姿态；

步骤6）若运动控制系统判断不需要做进一步的姿态调整，则向视觉伺服模块发送的停止调整移动平台模块运行姿态的指令；否则，运动控制系统不会响应此停止指令；

步骤7）移动平台模块调整到理想工作姿态后则停止调整姿态控制，从而进行排爆任务；

步骤8）在排爆任务执行地过程中，若需要再进行姿态调整，则运动控制系统依据当前的姿态和视觉伺服模块反馈的信息作进一步调整移动平台模块的工作姿态，直到完成排爆任务。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的自主式爆炸物销毁器移动平台总体设计思路采用模块化设计，整体包括四个模块：驱动模块（即移动平台模块）、武器搭载平台（及转接平台模块）、视觉伺服模块和远程手持终端模块，可实现视觉伺服功能、运动控制功能、多武器搭载功能以及电磁屏蔽下远程通信功能，通过这四项功能之间相互运行而完成爆炸物销毁器自动放置、引爆、返航等任务。

2、本发明的自主式爆炸物销毁器移动平台用于执行爆炸物销毁任务时，通过远程手持终端模块可实现一键自主接近制定目标功能。由于模块精简，结构简单具有较好的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性和适用性，装备化程度高，适用范围广，成本低廉，易于推广使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的自主式爆炸物销毁器移动平台的系统架构图。

图2为本发明的自主式爆炸物销毁器移动平台的控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。此处所作说明用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

参见图1所示，一种自主式爆炸物销毁器移动平台，其包括一远程手持终端模块1、一移动平台模块2、一转接平台模块3和一视觉伺服模块4；所述远程手持终端模块1内设置有终端操作系统103，用于发送控制指令至所述移动平台模块2；所述转接平台模块3上设置有通用化的设备搭载接口，以实现与不同的设备进行快速搭接组合；所述视觉伺服模块4用于描述所述移动平台模块2的动态目标识别，获取目标图像，经过处理获得目标位置信息，再将获取的位置信息反馈至所述移动平台模块2；所述转接平台模块3固定在所述移动平台模块2上，所述视觉伺服模块4集成在所述移动平台模块2上。

进一步的，所述远程手持终端模块1内集成有信息发射系统101，所述远程手持终端模块1通过所述信息发射系统101将相关控制指令发射至所述移动平台模块2。

进一步的，所述移动平台模块2内集成了一运动控制系统201，所述运动控制系统202用于控制所述移动平台模块2的运动轨迹，包括前进、后退、转弯及S形前进。

进一步的，所述移动平台模块2内集成有一信息接收系统202，所述信息接收系统202与所述信息发射系统101之间能够在电磁屏蔽下进行稳定通信。

优选的，所述转接平台模块3上的设备搭载接口为插拔式或卡扣式。

进一步的，所述视觉伺服模块4包括一视觉相机401及一图像处理系统402，所述视觉相机401将获取的目标图像传输至所述图像处理系统402，所述图像处理系统402经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至所述移动平台模块2的所述运动控制系统201。

优选的，所述远程手持终端模块1上设置有人机交互截面102。

参见图2所示，一种基于所述移动平台所实现的自主式爆炸物销毁器移动平台控制方法，具体步骤如下：

步骤1）操作人员通过远程手持终端模块1发送相关命令控制移动平台模块2进入当前所需要的运动模式，包括：人工操作模式和自动工作模式；

步骤2）移动平台模块2首先在人工操作模式下快速到达指定的排爆工作现场；

步骤3）之后，操作人通过远程手持终端模块1将移动平台模块2的人工操作模式切换至自动工作模式；

步骤4）此致，移动平台模块2中的运动控制系统202向视觉伺服模块4发出请求指令，于是视觉伺服模块4通过视觉相机401获取目标图像信息，视觉相机401将获取的目标图像传输至图像处理系统402，图像处理系统402经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至移动平台模块2的运动控制系统201，运动控制系统202根据视觉伺服模块4反馈的目标图像信息做出控制决策，以控制移动平台模块2调整姿态而靠近目标；

步骤5）视觉伺服模块4为移动平台模块2中的运动控制系统201反馈信息的同时，也会发送一条停止调整移动平台模块2运行姿态的指令，运动控制系统201根据视觉伺服模块4反馈的信息以及当前的姿态信息判断是否需要进一步调整工作姿态；

步骤6）若运动控制系统201判断不需要做进一步的姿态调整，则向视觉伺服模块4发送的停止调整移动平台模块2运行姿态的指令；否则，运动控制系统201不会响应此停止指令；

步骤7）移动平台模块2调整到理想工作姿态后则停止调整姿态控制，从而进行排爆任务；

步骤8）在排爆任务执行地过程中，若需要再进行姿态调整，则运动控制系统201依据当前的姿态和视觉伺服模块4反馈的信息作进一步调整移动平台模块2的工作姿态，直到完成排爆任务。

进一步的，所述自主式爆炸物销毁器移动平台在人工操作模式下的行进速度＞1m/s，在自动工作模式下的行进速度≥0.4 m/s ；所述自主式爆炸物销毁器移动平台的爬坡能力≥10°；所述自主式爆炸物销毁器移动平台的重量≤15kg ；所述自主式爆炸物销毁器移动平台的长宽高尺寸分别为长＜70cm，宽＜50cm，高＜35cm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于，包括一远程手持终端模块（1）、一移动平台模块（2）、一转接平台模块（3）和一视觉伺服模块（4）；

所述远程手持终端模块（1）内设置有终端操作系统（103），用于发送控制指令至所述移动平台模块（2）；

所述转接平台模块（3）上设置有通用化的设备搭载接口，以实现与不同的设备进行快速搭接组合；

所述视觉伺服模块（4）用于描述所述移动平台模块（2）的动态目标识别，获取目标图像，经过处理获得目标位置信息，再将获取的位置信息反馈至所述移动平台模块（2）；

所述转接平台模块（3）固定在所述移动平台模块（2）上，所述视觉伺服模块（4）集成在所述移动平台模块（2）上。

2.根据权利要求1所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述远程手持终端模块（1）内集成有信息发射系统（101），所述远程手持终端模块（1）通过所述信息发射系统（101）将相关控制指令发射至所述移动平台模块（2）。

3.根据权利要求1所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述移动平台模块（2）内集成了一运动控制系统（201），所述运动控制系统（202）用于控制所述移动平台模块（2）的运动轨迹，包括前进、后退、转弯及S形前进。

4.根据权利要求2所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述移动平台模块（2）内集成有一信息接收系统（202），所述信息接收系统（202）与所述信息发射系统（101）之间能够在电磁屏蔽下进行稳定通信。

5.根据权利要求1所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述转接平台模块（3）上的设备搭载接口为插拔式或卡扣式。

6.根据权利要求1所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述视觉伺服模块（4）包括一视觉相机（401）及一图像处理系统（402），所述视觉相机（401）将获取的目标图像传输至所述图像处理系统（402），所述图像处理系统（402）经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至所述移动平台模块（2）的所述运动控制系统（201）。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的自主式爆炸物销毁器移动平台，其特征在于：所述远程手持终端模块（1）上设置有人机交互截面（102）。

8.一种自主式爆炸物销毁器移动平台的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）操作人员通过远程手持终端模块（1）发送相关命令控制移动平台模块（2）进入当前所需要的运动模式，包括：人工操作模式和自动工作模式；

步骤2）移动平台模块（2）首先在人工操作模式下快速到达指定的排爆工作现场；

步骤3）之后，操作人通过远程手持终端模块（1）将移动平台模块（2）的人工操作模式切换至自动工作模式；

步骤4）此致，移动平台模块（2）中的运动控制系统（202）向视觉伺服模块（4）发出请求指令，于是视觉伺服模块（4）通过视觉相机（401）获取目标图像信息，视觉相机（401）将获取的目标图像传输至图像处理系统（402），图像处理系统（402）经过处理分析获得目标位置信息，并将该目标位置信息反馈至移动平台模块（2）的运动控制系统（201），运动控制系统（202）根据视觉伺服模块（4）反馈的目标图像信息做出控制决策，以控制移动平台模块（2）调整姿态而靠近目标；

步骤5）视觉伺服模块（4）为移动平台模块（2）中的运动控制系统（201）反馈信息的同时，也会发送一条停止调整移动平台模块（2）运行姿态的指令，运动控制系统（201）根据视觉伺服模块（4）反馈的信息以及当前的姿态信息判断是否需要进一步调整工作姿态；

步骤6）若运动控制系统（201）判断不需要做进一步的姿态调整，则向视觉伺服模块（4）发送的停止调整移动平台模块（2）运行姿态的指令；否则，运动控制系统（201）不会响应此停止指令；

步骤7）移动平台模块（2）调整到理想工作姿态后则停止调整姿态控制，从而进行排爆任务；

步骤8）在排爆任务执行地过程中，若需要再进行姿态调整，则运动控制系统（201）依据当前的姿态和视觉伺服模块（4）反馈的信息作进一步调整移动平台模块（2）的工作姿态，直到完成排爆任务。

9.根据权利要求9所述的自主式爆炸物销毁器移动平台的控制方法，其特征在于：

所述自主式爆炸物销毁器移动平台在人工操作模式下的行进速度＞1 m/s，在自动工作模式下的行进速度≥0.4 m/s ；

所述自主式爆炸物销毁器移动平台的爬坡能力≥10°；

所述自主式爆炸物销毁器移动平台的重量≤15kg ；

所述自主式爆炸物销毁器移动平台的长宽高尺寸分别为长＜70cm，宽＜50cm，高＜35cm。