CN108297059B - 新型智能安防机器人及其自动巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型智能安防机器人，解决现有技术的问题，其技术方案要点是：新型智能安防机器人均与客户端通信连接，所述客户端通过网络与新型智能安防机器人服务器连接，新型智能安防机器人工作地点处配置有埋地式的充电点，所述充电点与自动充电接口相匹配，其特征在于：包括移动平台、车体和云台，所述移动平台包括车架、转向模块、驱动模块、驱动轮、差速器、自动充电接口和充电插口，所述车体内配置有电控处理模块和电池，所述转向模块配置在所述车架的前部，所述驱动模块固定在车架上，所述差速器固定在车架的后部，所述驱动模块通过差速器与驱动轮连接。

Description

新型智能安防机器人及其自动巡检方法

技术领域

本发明属于一种智能巡检机器人，尤其是涉及一种新型智能安防机器人及其自动巡检方法。

背景技术

在传统安防体系中，人防加物防是主要的防护手段(多以固定摄像头加人力值班巡逻的方式实现)，虽然技术上很容易实现，但是随着人口老龄化加重、劳动成本暴涨、安保人员流失率高等问题，传统安防已经难以实现现代安防需求。在“机器人+安防”的新概念的推动下，安防产业迎来新的发展契机，也赋予了智能安防新的血液。

发明内容

本发明解决了现有随着人口老龄化加重、劳动成本暴涨、安保人员流失率高等问题的问题，提供一种新型智能安防机器人及其自动巡检方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型智能安防机器人，新型智能安防机器人与客户端通信连接，其特征在于：包括移动平台、车体和云台，所述移动平台包括车架、转向模块、驱动模块、驱动轮、差速器、自动充电接口和充电插口，所述车体内配置有电控处理模块和电池，所述转向模块配置在所述车架的前部，所述驱动模块固定在车架上，所述差速器固定在车架的后部，所述驱动模块通过差速器与驱动轮连接，所述车架的前端配置有防撞条，自动充电接口和充电插口分别配置在车架的两端，所述车体的表面配置有超声探测雷达和烟雾传感器，所述车体通过底盘支架固定在所述车架的上表面，所述车体的顶部与所述云台连接，所述云台上配置有红外成像仪和全景相机、星光相机，所述云台的顶部固定有3D激光导航模块，所述电池与自动充电接口和充电插口电连接，所述转向模块、驱动模块均与电控处理模块电连接，所述云台、红外成像仪和全景相机、星光相机、3D激光导航模块、超声探测雷达和烟雾传感器均与所述电控处理模块电连接；所述车体内还配置有环境声音模块和无线通信模块，所述环境声音模块和无线通信模块均与所述电控处理模块电连接；所述客户端通过网络与新型智能安防机器人服务器连接，新型智能安防机器人工作地点处配置有埋地式的充电点，所述充电点与自动充电接口相匹配；所述防撞条上配置有碰撞传感器、光电传感器，所述车体上还配置有声音采集器和温度传感器，所述碰撞传感器、温度传感器、光电传感器和声音采集器均与所述电控处理模块电连接，所述车体内还配设有获取到移动平台惯性数据的惯性测量装置和里程计装置，所述惯性测量装置为包括有陀螺仪的六维惯性测量装置，所述惯性测量装置至少包括有用于测量移动平台在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的加速度的加速度传感器，惯性测量装置和里程计装置均与电控处理模块电连接；所述车体上配置有人机交互装置，所述人机交互装置与电控处理模块电连接，所述人机交互装置至少包括声音报警器或光报警器中的一种。

一种新型智能安防机器人自动巡检方法，适用于如权利要求1所述的新型智能安防机器人，执行以下步骤，

S1、新型智能安防机器人对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；

S2、新型智能安防机器人根据巡检路线进行自动巡检，自动巡检过程中，实时获取3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据，对应3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据结合导航地图执行避障步骤；

S3、新型智能安防机器人根据工作计划和当前位置，实时获取烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机采集的数据，并结合当前位置信息上传至客户端，若烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机的数据采集的数据出现异常则触发报警信号并上传至客户端；

在执行步骤S2和S3的过程中，若3D激光导航模块、超声探测雷达和碰撞传感器数据检测到的数据表明巡检路线无法完成则由新型智能安防机器人或客户端根据当前环境数据自动或辅助人工设定规划出临时巡检路线，新型智能安防机器人根据临时巡检路线巡检；

在执行步骤S2和S3的过程中，客户端对全景相机和星光相机的数据进行图像处理，客户端对检测处理后的图像进行分析，获取被检测物体的状态，生成单次巡检的报表；

在执行步骤S2和S3的过程中，若出现人机交互，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果进行人机交互，并根据预设的对应策略执行相应的动作；所述步骤S1中，执行以下步骤，

S101，根据通过3D激光导航模块获取到的移动平台周边环境的三维数据、通过惯性测量装置获取到的所述移动平台的惯性数据、通过里程计装置获取到的所述移动平台的里程数据，将全部所述移动帧图像的数据通过匹配坐标变换统一折合到初始图像的坐标系里，生成三维点云地图；

S102，对在S101中生成的三维点云地图进行栅格化、去噪点和去杂点处理；

S103，获取所述三维点云地图中初始图像的位置，计算判断得出当前道路和障碍的初始位置；

S104，导入人工标定三维点云地图中的工作地点和充电点形成导航地图；

S105，根据工作地点和充电点的分布规划出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；

所述步骤S101中所述匹配坐标变换是根据测量各个移动帧图像的三维数据时移动平台的惯性数据和里程数据，算出各个移动帧图像关于周边环境中的物体的位姿，并加以三维数据共同优化修正得到所述三维点云地图。

作为优选，所述步骤S105中，新型智能安防机器人根据工作地点的分布以连接所有工作地点的最小连接路径为目标自动计算出巡检路线，并根据最小连接路径上对应工作地点的性质配置相应的对应巡检路线的工作计划，巡检路线的工作计划包括工作动作和工作时间，所述工作动作包括常规拍摄、全景拍摄、星光拍摄、红外线成像、环境声音读取、烟雾检测和温度检测，所述工作时间由工作地点的性质自动设定或人工设定；

所述巡检路线的规划中配置有到达充电点的若干充电路径，所述充电路径的数量由执行巡检路线工作计划的总耗电量计算得出。

作为优选，在所述避障步骤包括以下分步骤，

S201、若新型智能安防机器人判断当前道路不可通过且不可绕行，则新型智能安防机器人按照原路返回；

若新型智能安防机器人判断当前道路存在障碍不可通过，则新型智能安防机器人根据导航地图自动选择最近的绕行路线，实行绕行；

若新型智能安防机器人判断当前道路可以通过则执行步骤S202；

S202、若新型智能安防机器人形式过程中超声探测雷达检测到周边1m-2m范围内存在障碍则执行第一避障子步骤，若光电传感器检测到低矮障碍物则执行第二避障子步骤，若碰撞传感器检测到碰撞则执行第三避障子步骤；第一避障子步骤，新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，若超声探测雷达检测周边0m至1m的范围内存在障碍物，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到周边0m至1m的范围内无障碍物，然后新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第二避障子步骤，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到障碍物离开光电传感器检测范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第三避障子步骤，新型智能安防机器人停止运动并报警直到碰撞传感器检测到障碍物消失，新型智能安防机器人恢复正常运动；

所述超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器检测数据的优先级从高到低依次为：超声探测雷达检测数据、光电传感器检测数据和碰撞传感器检测数据；

在第一避障子步骤、第二避障子步骤和第三避障子步骤中，若障碍物存在超过设定时长，则新型智能安防机器人后退之后重新判断当前道路是否可通行和是否可绕行，根据新型智能安防机器人最新的判断结果重新执行避障步骤。

作为优选，所述工作计划包括人脸识别安全步骤、火灾检测步骤、设备监管步骤、空气质量检测步骤、一键求助步骤、车位管理步骤、垃圾识别步骤、噪音检测步骤和易燃点定点巡检步骤；

人脸识别安全步骤包括以下子步骤：新型智能安防机器人识别并采集当前人脸图像；

对当前人脸信息进行二值化处理，并根据二值化处理后的人脸信息提取人脸信息特征码；

核对人脸信息特征码对当前人脸信息特征码分配属性，根据当前人脸信息特征码的属性，则执行相对应的动作；若当前人脸信息特征码已经注册为业主则新型智能安防机器人执行对应的欢迎动作，所述的欢迎动作至少放行动作；

若当前人脸信息特征码已经注册为危险人物则新型智能安防机器人执行对应的报警动作；

若当前人脸信息特征码尚未注册则新型智能安防机器人执行对应的信息上传动作；新型智能安防机器人通过无线通信模块与现有设备通信获取证件信息，并从证件信息中提取人脸图像进行识别注册。

作为优选，火灾检测步骤包括以下步骤：

新型智能安防机器人实时采集环境音频和视频上传至客户端，由人工判断当前火灾检测；

通过红外成像仪检测监控区域内的高温物体，所述高温物体的阈值温度由人工设定，所述红外成像仪检测到高温物体后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过烟雾传感器检测当前烟雾状态，若检测到存在烟雾状态后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过温度传感器检测当前的温度数据，若当前的温度数据属于正常温度范围则将当前的温度数据作为环境数据保存，若当前的温度数据属于危险温度范围则现场报警并传输报警信号至客户端，正常温度范围和危险温度范围由人工设定；

若在步骤S105中存在工作地点的性质为易燃点，则新型智能安防机器人自动添加易燃点定点巡检步骤，

易燃点定点巡检步骤一，新型智能安防机器人在易燃点位置停留，并读取易燃点对应的危险温度范围；

易燃点定点巡检步骤二，使用红外成像仪检测当前易燃点的温度或温度变化趋势并上传，若易燃点温度为危险温度则现场报警并传输报警信号至客户端；

易燃点定点巡检步骤三，若易燃点当前温度变化趋势超过设定值则现场报警并传输报警信号至客户端；

所述新型智能安防机器人在易燃点位置停留时长由人工设定，易燃点对应的危险温度范围由人工设定或由易燃点性质和当前环境数据综合计算得出。

作为优选，所述设备监管步骤包括设备注册子步骤、设备识别子步骤和对比管理子步骤；

设备注册子步骤，人工录入需要监管的设备名称、设备位置、设备性质和设备正常状态的图形以及设备正常状态的图形对应的时间点，根据设备正常状态的图形提取设备特征码，将设备特征码与对应的时间点配对；

设备识别子步骤，新型智能安防机器人在设备位置拍摄需要监管的设备，并提取设备特征码，根据当前的时间点查询此设备在当前时间点的正常状态图形的设备特征码，对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码；对比管理子步骤，若对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码符合对比度要求则判定当前设备正常工作，否则现场报警并传输报警信号至客户端。

作为优选，所述车位管理步骤包括车位注册子步骤、车牌识别子步骤和对比管理子步骤；

车位管理步骤包括车位注册子步骤，人工录入车位位置、车位业主联系方式和车位业主车牌的号码并相互配对；

车牌识别子步骤，新型智能安防机器人根据车位位置，若当前车位已经使用，则新型智能安防机器人拍摄当前停泊车辆的车牌，并对车牌进行识别，对比管理子步骤，若当前车牌与车位业主车牌的号码相同则继续巡航，若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系；

对车牌进行识别包括以下动作，首先标定车牌区域，其次对区域进行二值化，第三，对字符进行分割，第四，对车牌进行识别；

在所述车位注册子步骤中设定提醒时间段，在对比管理子步骤中，在提醒时间段内若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系。

作为优选，所述新型智能安防机器人保存有若干语音问答信息，若出现人机交互为一键报警求助，则新型智能安防机器人现场报警并上传当前的位置信息，开启所有音频和视频可用的录入设备，若出现人机交互为语音求助，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果反馈语音问答信息，所述语音问答信息包括当前位置信息、目标位置信息、当前时间、当前空气质量信息和当前噪音信息；新型智能安防机器人上至少配置有窨井识别模块、小区门识别模块、照明识别模块、车牌识别模块、热成像识别模块、语音识别模块、VCR转换模块、杂物检测模块、路径识别模块和条码识别模块中的一种。

作为优选，对同一区域选用至少两台新型智能安防机器人进行自动巡检时，对每台新型智能安防机器人进行配置，每个新型智能安防机器人配置一个隶属的区域，每个区域拥有至少一张导航地图，每张导航地图至少配置有一个新型智能安防机器人；

新型智能安防机器人自动上传设定的数据至新型智能安防机器人服务器，由新型智能安防机器人服务器进行安全数据、火灾防护数据以及物业管理数据的大数据计算。

本发明的实质性效果是：本发明通过3D激光，结合惯性导航的技术，使机器人能够高精度、稳定地在园区等室内外各种环境下，实现自主定位、行走与工作。本发明能够实现全方位、无死角、低成本的安全防护，可以在机器人在自动巡逻中，根据任务要求，与预先设定好的巡视点，自动拍摄照片，并通过后台的图像处理，识别单元门、路灯、地面的状态，汇总报表并告警。

附图说明

图1本发明的一种结构示意图。

图中：I、云台，II、车体，III、移动平台。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种新型智能安防机器人(参见附图1)，包括移动平台III、车体II和云台I，所述移动平台包括车架、转向模块、驱动模块、驱动轮、差速器、自动充电接口和充电插口，所述车体内配置有电控处理模块和电池，所述转向模块配置在所述车架的前部，所述驱动模块固定在车架上，所述差速器固定在车架的后部，所述驱动模块通过差速器与驱动轮连接，所述车架的前端配置有防撞条，自动充电接口和充电插口分别配置在车架的两端，所述车体的表面配置有超声探测雷达和烟雾传感器，所述车体通过底盘支架固定在所述车架的上表面，所述车体的顶部与所述云台连接，所述云台上配置有红外成像仪和全景相机、星光相机，所述云台的顶部固定有3D激光导航模块，所述电池与自动充电接口和充电插口电连接，所述转向模块、驱动模块均与电控处理模块电连接，所述云台、红外成像仪和全景相机、星光相机、3D激光导航模块、超声探测雷达和烟雾传感器均与所述电控处理模块电连接；新型智能安防机器人均与客户端通信连接，所述车体内还配置有环境声音模块和无线通信模块，所述环境声音模块和无线通信模块均与所述电控处理模块电连接；所述客户端通过网络与新型智能安防机器人服务器连接，新型智能安防机器人工作地点处配置有埋地式的充电点，所述充电点与自动充电接口相匹配；所述防撞条上配置有碰撞传感器、光电传感器，所述车体上还配置有声音采集器和温度传感器，所述碰撞传感器、温度传感器、光电传感器和声音采集器均与所述电控处理模块电连接；所述车体内还配设有获取到移动平台惯性数据的惯性测量装置和里程计装置，所述惯性测量装置为包括有陀螺仪的六维惯性测量装置，所述惯性测量装置至少包括有用于测量移动平台在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的加速度的加速度传感器，惯性测量装置和里程计装置均与电控处理模块电连接；所述车体上配置有人机交互装置，所述人机交互装置与电控处理模块电连接，所述人机交互装置至少包括声音报警器或光报警器中的一种。

本实施例中的客户端包括手机客户端和安装有对应软件的现场客户端，每种客户端的权限均由人工设置，例如手机客户端只具有简单的数据显示和通知功能，而现场客户端采用电脑作为主要器件，可以具有更多的数据处理功能和其他辅助功能。

一种新型智能安防机器人自动巡检方法，适用于如上所述的新型智能安防机器人，可以适用于物业管理、街道巡逻、安全管理、火灾监控、设备监管等多个具体领域，执行以下步骤，

S1、新型智能安防机器人对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；所述步骤S1中，执行以下步骤，

S101，根据通过3D激光导航模块获取到的移动平台周边环境的三维数据、通过惯性测量装置获取到的所述移动平台的惯性数据、通过里程计装置获取到的所述移动平台的里程数据，将全部所述移动帧图像的数据通过匹配坐标变换统一折合到初始图像的坐标系里，生成三维点云地图；

S102，对在S101中生成的三维点云地图进行栅格化、去噪点和去杂点处理；

S103，获取所述三维点云地图中初始图像的位置，计算判断得出当前道路和障碍的初始位置；

S104，导入人工标定三维点云地图中的工作地点和充电点形成导航地图；

S105，根据工作地点和充电点的分布规划出巡检路线和对应巡检路线的工作计划。

所述步骤S101中所述匹配坐标变换是根据测量各个移动帧图像的三维数据时移动平台的惯性数据和里程数据，算出各个移动帧图像关于周边环境中的物体的位姿，并加以三维数据共同优化修正得到所述三维点云地图。所述步骤S105中，新型智能安防机器人根据工作地点的分布以连接所有工作地点的最小连接路径为目标自动计算出巡检路线，并根据最小连接路径上对应工作地点的性质配置相应的对应巡检路线的工作计划，巡检路线的工作计划包括工作动作和工作时间，所述工作动作包括常规拍摄、全景拍摄、星光拍摄、红外线成像、环境声音读取、烟雾检测和温度检测，所述工作时间由工作地点的性质自动设定或人工设定。所述巡检路线的规划中配置有到达充电点的若干充电路径，所述充电路径的数量由执行巡检路线工作计划的总耗电量计算得出。

S2、新型智能安防机器人根据巡检路线进行自动巡检，自动巡检过程中，实时获取3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据，对应3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据结合导航地图执行避障步骤；在所述避障步骤包括以下分步骤，

S201、若新型智能安防机器人判断当前道路不可通过且不可绕行，则新型智能安防机器人按照原路返回；

若新型智能安防机器人判断当前道路存在障碍不可通过，则新型智能安防机器人根据导航地图自动选择最近的绕行路线，实行绕行；

若新型智能安防机器人判断当前道路可以通过则执行步骤S202；

S202、若新型智能安防机器人形式过程中超声探测雷达检测到周边1m-2m范围内存在障碍则执行第一避障子步骤，若光电传感器检测到低矮障碍物则执行第二避障子步骤，若碰撞传感器检测到碰撞则执行第三避障子步骤；第一避障子步骤，新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，若超声探测雷达检测周边0m至1m的范围内存在障碍物，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到周边0m至1m的范围内无障碍物，然后新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第二避障子步骤，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到障碍物离开光电传感器检测范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第三避障子步骤，新型智能安防机器人停止运动并报警直到碰撞传感器检测到障碍物消失，新型智能安防机器人恢复正常运动。

所述超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器检测数据的优先级从高到低依次为：超声探测雷达检测数据、光电传感器检测数据和碰撞传感器检测数据。

在第一避障子步骤、第二避障子步骤和第三避障子步骤中，若障碍物存在超过设定时长，则新型智能安防机器人后退之后重新判断当前道路是否可通行和是否可绕行，根据新型智能安防机器人最新的判断结果重新执行避障步骤。

S3、新型智能安防机器人根据工作计划和当前位置，实时获取烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机采集的数据，并结合当前位置信息上传至客户端，若烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机的数据采集的数据出现异常则触发报警信号并上传至客户端；

在执行步骤S2和S3的过程中，若3D激光导航模块、超声探测雷达和碰撞传感器数据检测到的数据表明巡检路线无法完成则由新型智能安防机器人或客户端根据当前环境数据自动或辅助人工设定规划出临时巡检路线，新型智能安防机器人根据临时巡检路线巡检；

在执行步骤S2和S3的过程中，客户端对全景相机和星光相机的数据进行图像处理，客户端对检测处理后的图像进行分析，获取被检测物体的状态，生成单次巡检的报表；

在执行步骤S2和S3的过程中，若出现人机交互，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果进行人机交互，并根据预设的对应策略执行相应的动作。

实施例中提起的工作计划根据应用场景的不同，配置也各不相同，主要包括人脸识别安全步骤、火灾检测步骤、设备监管步骤、空气质量检测步骤、一键求助步骤、车位管理步骤、垃圾识别步骤、噪音检测步骤和易燃点定点巡检步骤；

人脸识别安全步骤包括以下子步骤：新型智能安防机器人识别并采集当前人脸图像；

对当前人脸信息进行二值化处理，并根据二值化处理后的人脸信息提取人脸信息特征码；

核对人脸信息特征码对当前人脸信息特征码分配属性，根据当前人脸信息特征码的属性，则执行相对应的动作。

若当前人脸信息特征码已经注册为业主则新型智能安防机器人执行对应的欢迎动作，所述的欢迎动作至少放行动作；

若当前人脸信息特征码已经注册为危险人物则新型智能安防机器人执行对应的报警动作；

若当前人脸信息特征码尚未注册则新型智能安防机器人执行对应的信息上传动作。

新型智能安防机器人通过无线通信模块与现有设备通信获取证件信息，并从证件信息中提取人脸图像进行识别注册。

新型智能安防机器人也可以通过人机交互模块获取证件信息，并从证件信息中提取人脸图像进行识别注册。

火灾检测步骤包括以下步骤：

新型智能安防机器人实时采集环境音频和视频上传至客户端，由人工判断当前火灾检测；

通过红外成像仪检测监控区域内的高温物体，所述高温物体的阈值温度由人工设定，所述红外成像仪检测到高温物体后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过烟雾传感器检测当前烟雾状态，若检测到存在烟雾状态后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过温度传感器检测当前的温度数据，若当前的温度数据属于正常温度范围则将当前的温度数据作为环境数据保存，若当前的温度数据属于危险温度范围则现场报警并传输报警信号至客户端，正常温度范围和危险温度范围由人工设定。

若在步骤S105中存在工作地点的性质为易燃点，则新型智能安防机器人自动添加易燃点定点巡检步骤，

易燃点定点巡检步骤一，新型智能安防机器人在易燃点位置停留，并读取易燃点对应的危险温度范围；

易燃点定点巡检步骤二，使用红外成像仪检测当前易燃点的温度或温度变化趋势并上传，若易燃点温度为危险温度则现场报警并传输报警信号至客户端；

易燃点定点巡检步骤三，若易燃点当前温度变化趋势超过设定值则现场报警并传输报警信号至客户端。

所述新型智能安防机器人在易燃点位置停留时长由人工设定，易燃点对应的危险温度范围由人工设定或由易燃点性质和当前环境数据综合计算得出。

所述设备监管步骤包括设备注册子步骤、设备识别子步骤和对比管理子步骤；

设备注册子步骤，人工录入需要监管的设备名称、设备位置、设备性质和设备正常状态的图形以及设备正常状态的图形对应的时间点，根据设备正常状态的图形提取设备特征码，将设备特征码与对应的时间点配对；

设备识别子步骤，新型智能安防机器人在设备位置拍摄需要监管的设备，并提取设备特征码，根据当前的时间点查询此设备在当前时间点的正常状态图形的设备特征码，对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码；对比管理子步骤，若对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码符合对比度要求则判定当前设备正常工作，否则现场报警并传输报警信号至客户端。

所述车位管理步骤包括车位注册子步骤、车牌识别子步骤和对比管理子步骤；

车位管理步骤包括车位注册子步骤，人工录入车位位置、车位业主联系方式和车位业主车牌的号码并相互配对；

车牌识别子步骤，新型智能安防机器人根据车位位置，若当前车位已经使用，则新型智能安防机器人拍摄当前停泊车辆的车牌，并对车牌进行识别，对比管理子步骤，若当前车牌与车位业主车牌的号码相同则继续巡航，若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系。

对车牌进行识别包括以下动作，首先标定车牌区域，其次对区域进行二值化，第三，对字符进行分割，第四，对车牌进行识别。

在所述车位注册子步骤中设定提醒时间段，在对比管理子步骤中，在提醒时间段内若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系。

空气质量检测步骤、垃圾识别步骤、噪音检测步骤相对简单，本实施例中不做赘述，垃圾识别步骤其主体技术思想与本发明中图像识别相似，而空气质量检测步骤、噪音检测步骤为整合功能，一同整合后，由本实施例中的人机交互设备进行显示。

所述新型智能安防机器人保存有若干语音问答信息，若出现人机交互为一键报警求助，则新型智能安防机器人现场报警并上传当前的位置信息，开启所有音频和视频可用的录入设备，若出现人机交互为语音求助，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果反馈语音问答信息，所述语音问答信息包括当前位置信息、目标位置信息、当前时间、当前空气质量信息和当前噪音信息。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例对同一区域选用至少两台新型智能安防机器人进行自动巡检时，对每台新型智能安防机器人进行配置，每个新型智能安防机器人配置一个隶属的区域，每个区域拥有至少一张导航地图，每张导航地图至少配置有一个新型智能安防机器人。

新型智能安防机器人上至少配置有窨井识别模块、小区门识别模块、照明识别模块、车牌识别模块、热成像识别模块、语音识别模块、VCR转换模块、杂物检测模块、路径识别模块和条码识别模块中的一种。新型智能安防机器人自动上传设定的数据至新型智能安防机器人服务器，由新型智能安防机器人服务器进行安全数据、火灾防护数据以及物业管理数据的大数据计算。

采用上述实施例所公布的技术，可以实现多个场景的巡检、定检，并且以本实施例中所提供的硬件为基础，相应增减更换对应的硬件，都可以起到相应的效果，例如：机器人搭载红外热像仪，巡逻过程中，通过视觉方式实时监测环境温度，若发现高于设定温度阈值，则告警并拍照，如，地面未熄灭的烟头；机器人搭载温度传感器，巡逻过程中，监测环境温度，若高于设定温度阈值，则告警并记录；本实施例中机器人搭载烟雾传感器，巡逻过程中，监测空气中的烟雾，若检测到烟雾，则告警并记录；本实施例中机器人在巡逻过程中，对潜在的重点火灾隐患点，通过红外热像仪做温度检测。如垃圾桶，内部可能因发酵等出现高温火灾隐患。人是看不出来的，机器人对这些重点位置做检测。

本发明通过3D激光，结合惯性导航的技术，使机器人能够高精度、稳定地在园区等室内外各种环境下，实现自主定位、行走与工作。本发明能够实现全方位、无死角、低成本的安全防护，可以在机器人在自动巡逻中，根据任务要求，与预先设定好的巡视点，自动拍摄照片，并通过后台的图像处理，识别单元门、路灯、地面的状态，汇总报表并告警。还能有效降低火灾隐患，适用范围广泛，实用性强。

实施例3：

新型智能安防机器人在消防领域的应用，新型智能安防机器人通过温度传感器直接感知当前环境温度，使用烟雾传感器直接感知当前环境烟雾数据，如果数据大于设定的阈值则直接报警，报警时上传当前环境音频、视频、图像、地点和时间信息，新型智能安防机器人采用红外成像仪对室内或垃圾箱内进行监控，易燃点也进行定点监控，一旦超过阈值，汇总报表并告警。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种新型智能安防机器人，新型智能安防机器人与客户端通信连接，其特征在于：包括移动平台、车体和云台，所述移动平台包括车架、转向模块、驱动模块、驱动轮、差速器、自动充电接口和充电插口，所述车体内配置有电控处理模块和电池，所述转向模块配置在所述车架的前部，所述驱动模块固定在车架上，所述差速器固定在车架的后部，所述驱动模块通过差速器与驱动轮连接，所述车架的前端配置有防撞条，自动充电接口和充电插口分别配置在车架的两端，所述车体的表面配置有超声探测雷达和烟雾传感器，所述车体通过底盘支架固定在所述车架的上表面，所述车体的顶部与所述云台连接，所述云台上配置有红外成像仪和全景相机、星光相机，所述云台的顶部固定有3D激光导航模块，所述电池分别与自动充电接口和充电插口电连接，所述转向模块、驱动模块均与电控处理模块电连接，所述云台、红外成像仪、全景相机、星光相机、3D激光导航模块、超声探测雷达和烟雾传感器均与所述电控处理模块电连接；所述车体内还配置有环境声音模块和无线通信模块，所述环境声音模块和无线通信模块均与所述电控处理模块电连接；所述客户端通过网络与新型智能安防机器人服务器连接，新型智能安防机器人工作地点处配置有埋地式的充电点，所述充电点与自动充电接口相匹配；所述防撞条上配置有碰撞传感器以及光电传感器，所述车体上还配置有声音采集器和温度传感器，所述碰撞传感器、温度传感器、光电传感器和声音采集器均与所述电控处理模块电连接，所述车体内还配设有获取到移动平台惯性数据的惯性测量装置和里程计装置，所述惯性测量装置为包括有陀螺仪的六维惯性测量装置，所述惯性测量装置至少包括有用于测量移动平台在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的加速度的加速度传感器，惯性测量装置和里程计装置均与电控处理模块电连接；所述车体上配置有人机交互装置，所述人机交互装置与电控处理模块电连接，所述人机交互装置至少包括声音报警器或光报警器中的一种；

新型智能安防机器人的自动巡检方法适用于物业管理、街道巡逻、安全管理、火灾监控、设备监管多个具体领域，执行以下步骤：

S1、新型智能安防机器人对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；步骤S1中，执行以下步骤，

S101，根据通过3D激光导航模块获取到的移动平台周边环境的三维数据、通过惯性测量装置获取到的所述移动平台的惯性数据、通过里程计装置获取到的所述移动平台的里程数据，将全部移动帧图像的数据通过匹配坐标变换统一折合到初始图像的坐标系里，生成三维点云地图；

S102，对在S101中生成的三维点云地图进行栅格化、去噪点和去杂点处理；

S103，获取所述三维点云地图中初始图像的位置，计算判断得出当前道路和障碍的初始位置；

S104，导入人工标定三维点云地图中的工作地点和充电点形成导航地图；

S105，根据工作地点和充电点的分布规划出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；

步骤S101中所述匹配坐标变换是根据测量各个移动帧图像的三维数据时移动平台的惯性数据和里程数据，算出各个移动帧图像关于周边环境中的物体的位姿，并加以三维数据共同优化修正得到所述三维点云地图；

步骤S105中，新型智能安防机器人根据工作地点的分布以连接所有工作地点的最小连接路径为目标自动计算出巡检路线，并根据最小连接路径上对应工作地点的性质配置相应的对应巡检路线的工作计划，巡检路线的工作计划包括工作动作和工作时间，所述工作动作包括常规拍摄、全景拍摄、星光拍摄、红外线成像、环境声音读取、烟雾检测和温度检测，所述工作时间由工作地点的性质自动设定或人工设定；

所述巡检路线的规划中配置有到达充电点的若干充电路径，所述充电路径的数量由执行巡检路线工作计划的总耗电量计算得出；

S2、新型智能安防机器人根据巡检路线进行自动巡检，自动巡检过程中，实时获取 3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据，对应3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据结合导航地图执行避障步骤；在所述避障步骤包括以下分步骤：

S201、若新型智能安防机器人判断当前道路不可通过且不可绕行，则新型智能安防机器人按照原路返回；

若新型智能安防机器人判断当前道路存在障碍不可通过，则新型智能安防机器人根据导航地图自动选择最近的绕行路线，实行绕行；

若新型智能安防机器人判断当前道路可以通过则执行步骤S202；

S202、若新型智能安防机器人行驶 过程中超声探测雷达检测到周边1m-2m范围内存在障碍则执行第一避障子步骤，若光电传感器检测到低矮障碍物则执行第二避障子步骤，若碰撞传感器检测到碰撞则执行第三避障子步骤；第一避障子步骤，新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，若超声探测雷达检测周边0m至1m的范围内存在障碍物，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到周边0m至1m的范围内无障碍物，然后新型智能安防机器人低速运行并保持，直到障碍物离开周边1m-2m范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第二避障子步骤，则新型智能安防机器人停止运动并报警直到障碍物离开光电传感器检测范围，新型智能安防机器人恢复正常运动；

第三避障子步骤，新型智能安防机器人停止运动并报警直到碰撞传感器检测到障碍物消失，新型智能安防机器人恢复正常运动；

所述超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器检测数据的优先级从高到低依次为：超声探测雷达检测数据、光电传感器检测数据和碰撞传感器检测数据；

在第一避障子步骤、第二避障子步骤和第三避障子步骤中，若障碍物存在超过设定时长，则新型智能安防机器人后退之后重新判断当前道路是否可通行和是否可绕行，根据新型智能安防机器人最新的判断结果重新执行避障步骤；

S3、新型智能安防机器人根据工作计划和当前位置，实时获取烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机采集的数据，并结合当前位置信息上传至客户端，若烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机的数据采集的数据出现异常则触发报警信号并上传至客户端；

在执行步骤S2和S3的过程中，若3D激光导航模块、超声探测雷达和碰撞传感器数据检测到的数据表明巡检路线无法完成则由新型智能安防机器人或客户端根据当前环境数据自动或辅助人工设定规划出临时巡检路线，新型智能安防机器人根据临时巡检路线巡检；

在执行步骤S2和S3的过程中，客户端对全景相机和星光相机的数据进行图像处理，客户端对检测处理后的图像进行分析，获取被检测物体的状态，生成单次巡检的报表；

在执行步骤S2和S3的过程中，若出现人机交互，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果进行人机交互，并根据预设的对应策略执行相应的动作；

所述工作计划包括人脸识别安全步骤、火灾检测步骤、设备监管步骤、空气质量检测步骤、一键求助步骤、车位管理步骤、垃圾识别步骤、噪音检测步骤和易燃点定点巡检步骤；

人脸识别安全步骤包括以下子步骤：新型智能安防机器人识别并采集当前人脸图像；

对当前人脸信息进行二值化处理，并根据二值化处理后的人脸信息提取人脸信息特征码；

核对人脸信息特征码对当前人脸信息特征码分配属性，根据当前人脸信息特征码的属性，则执行相对应的动作；若当前人脸信息特征码已经注册为业主则新型智能安防机器人执行对应的欢迎动作，所述的欢迎动作至少包括放行动作；

若当前人脸信息特征码已经注册为危险人物则新型智能安防机器人执行对应的报警动作；

若当前人脸信息特征码尚未注册则新型智能安防机器人执行对应的信息上传动作；新型智能安防机器人通过无线通信模块与现有设备通信获取证件信息，并从证件信息中提取人脸图像进行识别注册。

2.一种新型智能安防机器人自动巡检方法，适用于如权利要求1所述的新型智能安防机器人，其特征在于：执行以下步骤，

S1、新型智能安防机器人对工作地点进行初次巡航，获取初始的环境数据，完成导航地图的配置，并根据人工设定或自动得出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；

S2、新型智能安防机器人根据巡检路线进行自动巡检，自动巡检过程中，实时获取3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据，对应3D激光导航模块、超声探测雷达、光电传感器和碰撞传感器数据结合导航地图执行避障步骤；

S3、新型智能安防机器人根据工作计划和当前位置，实时获取烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机采集的数据，并结合当前位置信息上传至客户端，若烟雾传感器、温度传感器、红外成像仪、全景相机和星光相机的数据采集的数据出现异常则触发报警信号并上传至客户端；

在执行步骤S2和S3的过程中，若3D激光导航模块、超声探测雷达和碰撞传感器数据检测到的数据表明巡检路线无法完成则由新型智能安防机器人或客户端根据当前环境数据自动或辅助人工设定规划出临时巡检路线，新型智能安防机器人根据临时巡检路线巡检；

在执行步骤S2和S3的过程中，客户端对全景相机和星光相机的数据进行图像处理，客户端对检测处理后的图像进行分析，获取被检测物体的状态，生成单次巡检的报表；

在执行步骤S2和S3的过程中，若出现人机交互，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果进行人机交互，并根据预设的对应策略执行相应的动作；所述步骤S1中，执行以下步骤，

S101，根据通过3D激光导航模块获取到的移动平台周边环境的三维数据、通过惯性测量装置获取到的所述移动平台的惯性数据、通过里程计装置获取到的所述移动平台的里程数据，将全部所述移动帧图像的数据通过匹配坐标变换统一折合到初始图像的坐标系里，生成三维点云地图；

S102，对在S101中生成的三维点云地图进行栅格化、去噪点和去杂点处理；

S103，获取所述三维点云地图中初始图像的位置，计算判断得出当前道路和障碍的初始位置；

S104，导入人工标定三维点云地图中的工作地点和充电点形成导航地图；

S105，根据工作地点和充电点的分布规划出巡检路线和对应巡检路线的工作计划；

所述步骤S101中所述匹配坐标变换是根据测量各个移动帧图像的三维数据时移动平台的惯性数据和里程数据，算出各个移动帧图像关于周边环境中的物体的位姿，并加以三维数据共同优化修正得到所述三维点云地图。

3.根据权利要求2所述的新型智能安防机器人自动巡检方法，其特征在于：火灾检测步骤包括以下步骤：

新型智能安防机器人实时采集环境音频和视频上传至客户端，由人工判断当前火灾检测；

通过红外成像仪检测监控区域内的高温物体，所述高温物体的阈值温度由人工设定，所述红外成像仪检测到高温物体后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过烟雾传感器检测当前烟雾状态，若检测到存在烟雾状态后现场报警并传输报警信号至客户端；

通过温度传感器检测当前的温度数据，若当前的温度数据属于正常温度范围则将当前的温度数据作为环境数据保存，若当前的温度数据属于危险温度范围则现场报警并传输报警信号至客户端，正常温度范围和危险温度范围由人工设定；

若在步骤S105中存在工作地点的性质为易燃点，则新型智能安防机器人自动添加易燃点定点巡检步骤，

易燃点定点巡检步骤一，新型智能安防机器人在易燃点位置停留，并读取易燃点对应的危险温度范围；

易燃点定点巡检步骤二，使用红外成像仪检测当前易燃点的温度或温度变化趋势并上传，若易燃点温度为危险温度则现场报警并传输报警信号至客户端；

易燃点定点巡检步骤三，若易燃点当前温度变化趋势超过设定值则现场报警并传输报警信号至客户端；

所述新型智能安防机器人在易燃点位置停留时长由人工设定，易燃点对应的危险温度范围由人工设定或由易燃点性质和当前环境数据综合计算得出。

4.根据权利要求3所述的新型智能安防机器人自动巡检方法，其特征在于：所述设备监管步骤包括设备注册子步骤、设备识别子步骤和对比管理子步骤；

设备注册子步骤，人工录入需要监管的设备名称、设备位置、设备性质和设备正常状态的图形以及设备正常状态的图形对应的时间点，根据设备正常状态的图形提取设备特征码，将设备特征码与对应的时间点配对；

设备识别子步骤，新型智能安防机器人在设备位置拍摄需要监管的设备，并提取设备特征码，根据当前的时间点查询此设备在当前时间点的正常状态图形的设备特征码，对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码；对比管理子步骤，若对比当前设备特征码与正常状态图形的设备特征码符合对比度要求则判定当前设备正常工作，否则现场报警并传输报警信号至客户端。

5.根据权利要求2所述的新型智能安防机器人自动巡检方法，其特征在于：所述车位管理步骤包括车位注册子步骤、车牌识别子步骤和对比管理子步骤；

车位管理步骤包括车位注册子步骤，人工录入车位位置、车位业主联系方式和车位业主车牌的号码并相互配对；

车牌识别子步骤，新型智能安防机器人根据车位位置，若当前车位已经使用，则新型智能安防机器人拍摄当前停泊车辆的车牌，并对车牌进行识别，对比管理子步骤，若当前车牌与车位业主车牌的号码相同则继续巡航，若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号发送至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系；

对车牌进行识别包括以下动作，首先标定车牌区域，其次对区域进行二值化，第三，对字符进行分割，第四，对车牌进行识别；

在所述车位注册子步骤中设定提醒时间段，在对比管理子步骤中，在提醒时间段内若当前车牌与车位业主车牌的号码不同则信号发送至客户端或通过车位业主联系方式与业主联系。

6.根据权利要求2所述的新型智能安防机器人自动巡检方法，其特征在于：所述新型智能安防机器人保存有若干语音问答信息，若出现人机交互为一键报警求助，则新型智能安防机器人现场报警并上传当前的位置信息，开启所有音频和视频可用的录入设备，若出现人机交互为语音求助，则新型智能安防机器人接收现场声音，并对语音信息进行降噪和语义识别处理，新型智能安防机器人根据语义识别处理结果反馈语音问答信息，所述语音问答信息包括当前位置信息、目标位置信息、当前时间、当前空气质量信息和当前噪音信息；新型智能安防机器人上至少配置有窨井识别模块、小区门识别模块、照明识别模块、车牌识别模块、热成像识别模块、语音识别模块、VCR转换模块、杂物检测模块、路径识别模块和条码识别模块中的一种。

7.根据权利要求2所述的新型智能安防机器人自动巡检方法，其特征在于：对同一区域选用至少两台新型智能安防机器人进行自动巡检时，对每台新型智能安防机器人进行配置，每个新型智能安防机器人配置一个隶属的区域，每个区域拥有至少一张导航地图，每张导航地图至少配置有一个新型智能安防机器人；

新型智能安防机器人自动上传设定的数据至新型智能安防机器人服务器，由新型智能安防机器人服务器进行安全数据、火灾防护数据以及物业管理数据的大数据计算。

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