CN109760060B - 一种多自由度机器人智能避障方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体的说是一种多自由度机器人智能避障方法及其系统，包括避障模块、防护模块、逃离模块和协助救援模块；所述避障模块包括图像采集单元、材料数据单元、材料对比单元、体积计算单元、密度质量转换单元、路线计算单元、质量对比计算单元和时间对比单元；所述防护模块用于对机器人进行防护；所述逃离模块用于使机器人逃离塌方区域；所述协助救援模块用于将事故楼宇内部环境信息传输至外界消防系统。本发明通过避障模块进行快速避障，通过防护模块能够改变小型掉落物的轨迹，避免机器人损伤，通过逃离模块能够使得机器人能够逃出大型掉落物，协助救援模块为外界的消防员提供现场数据，有利于消防员制定救援方案。

Description

一种多自由度机器人智能避障方法及其系统

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体的说是一种多自由度机器人智能避障方法及其系统。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，在过去的几十年里，大量的高楼大厦出现，当发生火灾时，高层楼宇不仅难于进行灭火，而且其中的很多危险因素都直接威胁着消防队员的生命安全和社会自然的和谐。所以智能机器人作为消防领域中的一只新兴的力量应运而生。它可以在没有人或者没有人注意的时候发现火源，找到火源，并且灭掉火源，从而保障人们的生命财产安全。而且可以在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业，代替消防队员完成一些危险的工作，从而减少不必要的伤亡。

虽然消防机器人可以替代消防队员接近火灾现场实施有效的灭火救援作业，开展各项火场侦察任务，尤其是在危险性大或者消防队员不易接近的场合，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡具有重要的作用，但是，火灾现场的环境和地形都比较复杂，现有的消防机器人智能化水平较低，避障的能力弱，对于火灾现场的复杂地形适应性较差，很大程度上限制了消防机器人的推广使用，为此，提出一种多自由度机器人智能避障方法及其系统，能够自行选择最快的避障方式到达救援区域，提高了机器人避障效率，且能够进行进行掉落物捕捉，进行规避掉落物动作，从而提高了机器人的避险效率，进而提高救援效率。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种多自由度机器人智能避障方法及其系统。本发明能够通过避障模块进行快速避障，通过防护模块能够改变小型掉落物的轨迹，从而避免机器人损伤，通过逃离模块能够使得机器人能够逃出大型掉落物，且利用协助救援模块为外界的消防员提供现场数据，从而有利于消防员制定合理的救援方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种多自由度机器人智能避障系统，包括避障模块、防护模块、逃离模块和协助救援模块；所述避障模块包括图像采集单元、材料数据单元、材料对比单元、体积计算单元、密度质量转换单元、路线计算单元、质量对比计算单元和时间对比单元；所述图像采集单元用于对障碍物的图像进行采集；所述材料数据单元用于对储存多种材料的颜色、形状和体积特征；所述材料对比单元用于将图像采集单元采集的障碍物图像与材料数据单元中信息进行对比确定障碍物的材料；所述体积计算单元用于根据图像采集单元采集的图像对障碍物的体积进行计算；所述密度质量转换单元用于将材料对比单元与体积计算单元中的信息进行转换，进而得出障碍物的质量；所述质量对比计算单元用于将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间；所述时间对比单元用于对比排障和绕行所需的时间，进而得出需要时间短的避障方式；所述防护模块用于对机器人进行防护；所述逃离模块用于使机器人逃离塌方区域；所述协助救援模块用于将事故楼宇内部环境信息传输至外界消防系统；当图像采集单元运行时，对机器人行走路径上的图像进行采集，材料对比单元接收到图像采集单元传输的采集的图像，并与材料数据单元中存储的信息进行对比，从而确定障碍物的材料，体积计算单元获取图像采集单元采集图像中障碍物的尺寸信息计算出障碍物的体积，密度质量转换单元根据体积计算单元计算出的体积和材料对比单元确定的障碍物的材料信息计算出障碍物的质量，然后，质量对比计算单元将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间，如果障碍物的质量大于机器人排障的最大负载，直接采取路线计算单元中得出的信息进行绕行避障，如果障碍物的质量小于机器人排障的最大负载，通过时间对比单元对排障时间和绕行时间进行比较，从而选择所需时间短的方式进行避障动作，这样机器人能够选择所需时间最短的方式进行避障，能够快速行走；同时，在行进的过程中，机器人可清除质量小的障碍物，便于后期消防人员进入楼宇进行救援，从而提高了救援的速率，进而提高了被困人员获救的概率。

优选的，所述防护模块包括动态捕捉单元、热量感应单元、子弹存储单元、子弹装载单元、数据处理单元和子弹发射单元；所述动态捕捉单元用于对机器人上方的掉落物进行动态捕捉；所述热量感应单元用于判断掉落物的热值；所述子弹存储单元用于对不同功能的子弹进行存储；所述子弹装载单元用于接收数据处理单元的指令将子弹存储单元中的子弹进行装载；所述数据处理单元用于根据动态捕捉单元和热量感应单元中的信息生成掉落物的击打数据和判断需要子弹的种类；所述子弹发射单元用于接收数据处理单元指令将子弹发出；在机器人行进的过程中，机器人的上方会出现掉落物，通过动态捕捉单元对掉落物的运动轨迹进行捕捉，数据处理单元根据动态捕捉单元捕捉到的掉落物的图像信息对掉落物的形状和材料进行分析，然后子弹装载单元通过数据处理单元得出的结果进行子弹的装载，子弹发射单元根据数据处理单元的信息调整子弹的击打点、发射角度和发射动力，从而使用最小的发射动力将子弹击出，使得机器人受到子弹的反作用力最小，提高了机器人行走的稳定性，当动态捕捉单元对掉落物进行动态捕捉时，热量感应单元对掉落物的热量进行感应，判断掉落物是否燃烧，数据处理单元根据热量感应单元中的信息对掉落物进行击打轨迹的计算，避免掉落物受到击打后掉落易燃区域，从而降低火势增大的概率，同时，将子弹存储单元中不同功能的子弹击出，如果掉落物上存在火焰，子弹装载单元将子弹存储单元中的灭火弹装载到子弹发射单元上，如果掉落物的烟尘大，使用消烟弹进行击打，如果掉落物为砖块，使用橡胶弹进行击打，这样能够避免掉落物撞击在机器人上，从而保证的机器人的正常使用，并对掉落物的掉落轨迹进行调整，减缓火势蔓延的速率。

优选的，所述逃离模块包括压力感应单元、顶升单元、脱离单元和防冲击单元；所述压力感应单元用于感应塌落物对机器人的压力；所述顶升单元用于接收压力感应单元的数据对塌落物支撑；所述脱离单元用于使机器人与顶升单元脱离；所述防冲击单元用于对顶升单元进行防护；如果机器人在行走的过程中遇到大面积塌方等大型掉落物时，机器人的防护模块失去作用，大型掉落物将机器人掩埋，此时，防冲击单元对机器人本体进行防护，避免机器人本体受到损坏，提高机器人本体的防冲击强度，然后，压力感应单元感应机器人受到的压力增大，顶升单元获得压力感应单元得出压力的增大值进行顶升操作，当顶升单元顶升完毕后，脱离单元工作使得机器人本体与顶升单元脱离，从而便于将机器人本体转移出塌方物外，使得机器人本体继续进行工作，这样不影响机器人本体的前进的速率，且能够提高机器人本体的避障效率。

优选的，所述逃离模块还包括自动梯单元；所述自动梯单元用于使机器人横跨宽沟和大坑，自动梯单元包括跨障组件、行走组件和固定组件；所述跨障组件用于使得机器人跨过障碍；所述行走组件用于带动机器人行走；所述固定组件用于使跨障组件与建筑物之间连接；在机器人行进的过程中，自动梯单元便于机器人远距离越障，当遇到宽沟或大坑时，跨障组件首先水平伸至宽沟或大坑的另一侧，然后固定组件与另一侧的物体进行固定连接，最后，跨障组件收缩，从而使得机器人从宽沟或大坑的一侧移动至另一侧，当遇到大面积燃烧区域时，跨障组件竖直伸长，将机器人顶起，然后行走组件带动机器人迅速穿越燃烧区域，对机器人进行防火保护，这样能够提高机器人进行远距离越障的效率，缩短机器人跨越大型障碍物所需要的时间，提高了机器人对于火灾现场的复杂地形适应性。

优选的，所述协助救援模块包括视频录制单元、危险品辨别单元、承重结构危险评价单元、标记单元、信息传输单元和楼宇监控逃生系统连接单元；所述视频录制单元用于对楼宇内部的环境进行视频采集；所述危险品辨别单元用于对视频录制单元中采集图像中的物品进行辨别；所述承重结构危险评价单元用于对楼宇的承重结构进行检查，进而对承重结构的稳定性进行评价；所述标记单元用于对危险品进行标记和对稳定性低的承重结构进行危险标记；所述信息传输单元用于将视频录制单元中录制的视频和标记单元中的标记均传输至外界的消防系统中；所述楼宇监控逃生系统连接单元用于与楼宇的监控系统和逃生系统进行连接；在机器人行走的过程中，通过视频录制单元对楼宇内部的环境进行记录，并通过信息传输单元将画面传输至外界的消防系统中，供消防员查看以根据楼宇内部实时图像制定救援计划，同时，视频录制单元工作时，一方面危险品辨别单元对视频中的物品进行辨别，另一方便承重结构危险评价单元对楼宇承重机构的稳定性进行检测，判断出该承重结构的稳定系数，如果危险品辨别单元辨别出物品为危险品或者承重结构的稳定系数低时，通过标记单元对危险品和承重结构进行危险标记，并通过信息传输单元将标记物品及位置传输至外界的消防系统中，为外界消防员制定救援方案提供依据，使得消防员对标记位置进行规避或处理，从而提高了消防员救援工作的安全系数。

优选的，所述楼宇监控逃生系统连接单元包括视频监控调取组件、人体图像识别组件、楼宇紧急逃生路线调取组件和路线规划组件；所述视频监控调取组件用于对楼宇内的监控图像进行调取；所述人体图像识别组件用于对视频监控调取组件中的图像信息进行处理，进而筛选出被困人员所在区域；所述楼宇紧急逃生路线调取组件用于调取楼宇的紧急逃生路线图；所述路线规划组件用于根据人体图像识别组件和楼宇紧急逃生路线调取组件中的信息计算出所需时间短的路线；在机器人行进时通过楼宇监控逃生系统连接单元与楼宇的监控系统进行连接，视频监控调取组件对楼宇内摄像头捕捉的画面进行收集，然后，人体图像识别组件对视频监控调取组件中收集的图像进行人体识别，从而对楼宇内被困人员的位置进行确定，然后路线规划组件以楼宇紧急逃生路线调取组件调取的紧急逃生图为依据，进行路线规划，从而使得机器人迅速移动至被困人员的位置处进行救援，然后迅速逃离楼宇内部，这样能够提高救援效率，及时解救被困人员。

一种多自由度机器人智能避障方法，所述避障方法适用于该避障系统，包括如下步骤：

S1：机器人在行走的过程中，通过避障模块中的图像采集单元和体积计算单元计算出障碍物的体积，通过材料数据单元、材料对比单元、密度质量转换单元与障碍物的体积得出障碍物质量，利用图像采集单元和路线计算单元计算出绕行避障所需时间，然后通过质量对比计算单元和时间对比单元选择所需时间短的避障方式；

S2：在S1中机器人继续行走时，动态捕捉单元对小型掉落物的运动轨迹进行捕捉，数据处理单元计算出最小力击打点和击打角度，子弹装载单元将子弹存储单元中的不同种类的子弹装载至子弹发射单元上，最后子弹发射单元对小型的掉落物进行击打进行掉落物规避；

S3：当大型掉落物掩埋S2中的机器人时，防冲击单元对机器人进行防护，顶升单元和脱离单元使得机器人脱离，且自动梯单元使得机器人进行远距离越障。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过材料对比单元将图像采集单元对障碍物采集的图像与材料数据单元中存储的信息进行对比，通过体积计算单元计算出障碍物的体积，密度质量转换单元根据障碍物的体积得出障碍物的质量，质量对比计算单元将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间，通过时间对比单元选择所需时间短的方式进行避障动作，这样机器人能够选择所需时间最短的方式进行避障，同时，在行进的过程中清除质量小的障碍物，便于后期消防人员进行救援，从而提高了救援的速率，进而提高被困人员获救的概率。

2.本发明通过动态捕捉单元对小型掉落物的运动轨迹进行捕捉，数据处理单元计算出最小力击打点和击打角度，提高机器人的稳定性，利用子弹发射单元对小型的掉落物进行击打，能够避免掉落物撞击在机器人上，从而保证的机器人的正常使用，且利用热量感应单元和动态捕捉单元配合使用对掉落物进行数据处理，通过子弹装载单元对子弹存储单元中不同种类的子弹进行装载，消除掉落物上其他不利于火灾救援的物质，同时，避免掉落物受到击打后掉落易燃区域，从而降低火势增大的概率。

3.本发明通过逃离模块能够使得机器人能够逃离大型掉落物掩埋区域，且进行远距离越障动作，提高了机器人对于火灾现场的复杂地形适应性；通过视频录制单元对楼宇内部的环境进行录制，楼宇监控系统连接单元与楼宇的监控逃生系统连接调取信息，危险品辨别单元和承重结构危险评价单元对危险品和稳定性低的承重结构进行记录，通过标记单元对其进行危险标记，并通过信息传输单元将信息传输至外界消防系统中，为外界消防员制定救援方案提供依据，使得消防员对标记位置进行规避或处理，提高消防员救援工作的安全系数。

附图说明

图1是本发明整体的结构框图；

图2是本发明中楼宇监控逃生系统连接单元的结构框图；

具体实施方式

使用图1至图2对本发明一实施方式的一种多自由度机器人智能避障方法及其系统进行如下说明。

如图1所示，本发明所述的一种多自由度机器人智能避障系统，包括避障模块、防护模块、逃离模块和协助救援模块；所述避障模块包括图像采集单元、材料数据单元、材料对比单元、体积计算单元、密度质量转换单元、路线计算单元、质量对比计算单元和时间对比单元；所述图像采集单元用于对障碍物的图像进行采集；所述材料数据单元用于对储存多种材料的颜色、形状和体积特征；所述材料对比单元用于将图像采集单元采集的障碍物图像与材料数据单元中信息进行对比确定障碍物的材料；所述体积计算单元用于根据图像采集单元采集的图像对障碍物的体积进行计算；所述密度质量转换单元用于将材料对比单元与体积计算单元中的信息进行转换，进而得出障碍物的质量；所述质量对比计算单元用于将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间；所述时间对比单元用于对比排障和绕行所需的时间，进而得出需要时间短的避障方式；所述防护模块用于对机器人进行防护；所述逃离模块用于使机器人逃离塌方区域；所述协助救援模块用于将事故楼宇内部环境信息传输至外界消防系统；当图像采集单元运行时，对机器人行走路径上的图像进行采集，材料对比单元接收到图像采集单元传输的采集的图像，并与材料数据单元中存储的信息进行对比，从而确定障碍物的材料，体积计算单元获取图像采集单元采集图像中障碍物的尺寸信息计算出障碍物的体积，密度质量转换单元根据体积计算单元计算出的体积和材料对比单元确定的障碍物的材料信息计算出障碍物的质量，然后，质量对比计算单元将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间，如果障碍物的质量大于机器人排障的最大负载，直接采取路线计算单元中得出的信息进行绕行避障，如果障碍物的质量小于机器人排障的最大负载，通过时间对比单元对排障时间和绕行时间进行比较，从而选择所需时间短的方式进行避障动作，这样机器人能够选择所需时间最短的方式进行避障，能够快速行走；同时，在行进的过程中，机器人可清除质量小的障碍物，便于后期消防人员进入楼宇进行救援，从而提高了救援的速率，进而提高了被困人员获救的概率。

如图1所示，所述防护模块包括动态捕捉单元、热量感应单元、子弹存储单元、子弹装载单元、数据处理单元和子弹发射单元；所述动态捕捉单元用于对机器人上方的掉落物进行动态捕捉；所述热量感应单元用于判断掉落物的热值；所述子弹存储单元用于对不同功能的子弹进行存储；所述子弹装载单元用于接收数据处理单元的指令将子弹存储单元中的子弹进行装载；所述数据处理单元用于根据动态捕捉单元和热量感应单元中的信息生成掉落物的击打数据和判断需要子弹的种类；所述子弹发射单元用于接收数据处理单元指令将子弹发出；在机器人行进的过程中，机器人的上方会出现掉落物，通过动态捕捉单元对掉落物的运动轨迹进行捕捉，数据处理单元根据动态捕捉单元捕捉到的掉落物的图像信息对掉落物的形状和材料进行分析，然后子弹装载单元通过数据处理单元得出的结果进行子弹的装载，子弹发射单元根据数据处理单元的信息调整子弹的击打点、发射角度和发射动力，从而使用最小的发射动力将子弹击出，使得机器人受到子弹的反作用力最小，提高了机器人行走的稳定性，当动态捕捉单元对掉落物进行动态捕捉时，热量感应单元对掉落物的热量进行感应，判断掉落物是否燃烧，数据处理单元根据热量感应单元中的信息对掉落物进行击打轨迹的计算，避免掉落物受到击打后掉落易燃区域，从而降低火势增大的概率，同时，将子弹存储单元中不同功能的子弹击出，如果掉落物上存在火焰，子弹装载单元将子弹存储单元中的灭火弹装载到子弹发射单元上，如果掉落物的烟尘大，使用消烟弹进行击打，如果掉落物为砖块，使用橡胶弹进行击打，这样能够避免掉落物撞击在机器人上，从而保证的机器人的正常使用，并对掉落物的掉落轨迹进行调整，减缓火势蔓延的速率。

如图1所示，所述逃离模块包括压力感应单元、顶升单元、脱离单元和防冲击单元；所述压力感应单元用于感应塌落物对机器人的压力；所述顶升单元用于接收压力感应单元的数据对塌落物支撑；所述脱离单元用于使机器人与顶升单元脱离；所述防冲击单元用于对顶升单元进行防护；如果机器人在行走的过程中遇到大面积塌方等大型掉落物时，机器人的防护模块失去作用，大型掉落物将机器人掩埋，此时，防冲击单元对机器人本体进行防护，避免机器人本体受到损坏，提高机器人本体的防冲击强度，然后，压力感应单元感应机器人受到的压力增大，顶升单元获得压力感应单元得出压力的增大值进行顶升操作，当顶升单元顶升完毕后，脱离单元工作使得机器人本体与顶升单元脱离，从而便于将机器人本体转移出塌方物外，使得机器人本体继续进行工作，这样不影响机器人本体的前进的速率，且能够提高机器人本体的避障效率。

如图1所示，所述逃离模块还包括自动梯单元；所述自动梯单元用于使机器人横跨宽沟和大坑，自动梯单元包括跨障组件、行走组件和固定组件；所述跨障组件用于使得机器人跨过障碍；所述行走组件用于带动机器人行走；所述固定组件用于使跨障组件与建筑物之间连接；在机器人行进的过程中，自动梯单元便于机器人远距离越障，当遇到宽沟或大坑时，跨障组件首先水平伸至宽沟或大坑的另一侧，然后固定组件与另一侧的物体进行固定连接，最后，跨障组件收缩，从而使得机器人从宽沟或大坑的一侧移动至另一侧，当遇到大面积燃烧区域时，跨障组件竖直伸长，将机器人顶起，然后行走组件带动机器人迅速穿越燃烧区域，对机器人进行防火保护，这样能够提高机器人进行远距离越障的效率，缩短机器人跨越大型障碍物所需要的时间，提高了机器人对于火灾现场的复杂地形适应性。

如图1所示，所述协助救援模块包括视频录制单元、危险品辨别单元、承重结构危险评价单元、标记单元、信息传输单元和楼宇监控逃生系统连接单元；所述视频录制单元用于对楼宇内部的环境进行视频采集；所述危险品辨别单元用于对视频录制单元中采集图像中的物品进行辨别；所述承重结构危险评价单元用于对楼宇的承重结构进行检查，进而对承重结构的稳定性进行评价；所述标记单元用于对危险品进行标记和对稳定性低的承重结构进行危险标记；所述信息传输单元用于将视频录制单元中录制的视频和标记单元中的标记均传输至外界的消防系统中；所述楼宇监控逃生系统连接单元用于与楼宇的监控系统和逃生系统进行连接；在机器人行走的过程中，通过视频录制单元对楼宇内部的环境进行记录，并通过信息传输单元将画面传输至外界的消防系统中，供消防员查看以根据楼宇内部实时图像制定救援计划，同时，视频录制单元工作时，一方面危险品辨别单元对视频中的物品进行辨别，另一方便承重结构危险评价单元对楼宇承重机构的稳定性进行检测，判断出该承重结构的稳定系数，如果危险品辨别单元辨别出物品为危险品或者承重结构的稳定系数低时，通过标记单元对危险品和承重结构进行危险标记，并通过信息传输单元将标记物品及位置传输至外界的消防系统中，为外界消防员制定救援方案提供依据，使得消防员对标记位置进行规避或处理，从而提高了消防员救援工作的安全系数。

如图2所示，所述楼宇监控逃生系统连接单元包括视频监控调取组件、人体图像识别组件、楼宇紧急逃生路线调取组件和路线规划组件；所述视频监控调取组件用于对楼宇内的监控图像进行调取；所述人体图像识别组件用于对视频监控调取组件中的图像信息进行处理，进而筛选出被困人员所在区域；所述楼宇紧急逃生路线调取组件用于调取楼宇的紧急逃生路线图；所述路线规划组件用于根据人体图像识别组件和楼宇紧急逃生路线调取组件中的信息计算出所需时间短的路线；在机器人行进时通过楼宇监控逃生系统连接单元与楼宇的监控系统进行连接，视频监控调取组件对楼宇内摄像头捕捉的画面进行收集，然后，人体图像识别组件对视频监控调取组件中收集的图像进行人体识别，从而对楼宇内被困人员的位置进行确定，然后路线规划组件以楼宇紧急逃生路线调取组件调取的紧急逃生图为依据，进行路线规划，从而使得机器人迅速移动至被困人员的位置处进行救援，然后迅速逃离楼宇内部，这样能够提高救援效率，及时解救被困人员。

一种多自由度机器人智能避障方法，所述避障方法适用于该避障系统，包括如下步骤：

S1：机器人在行走的过程中，通过避障模块中的图像采集单元和体积计算单元计算出障碍物的体积，通过材料数据单元、材料对比单元、密度质量转换单元与障碍物的体积得出障碍物质量，利用图像采集单元和路线计算单元计算出绕行避障所需时间，然后通过质量对比计算单元和时间对比单元选择所需时间短的避障方式；

S2：在S1中机器人继续行走时，动态捕捉单元对小型掉落物的运动轨迹进行捕捉，数据处理单元计算出最小力击打点和击打角度，子弹装载单元将子弹存储单元中的不同种类的子弹装载至子弹发射单元上，最后子弹发射单元对小型的掉落物进行击打进行掉落物规避；

S3：当大型掉落物掩埋S2中的机器人时，防冲击单元对机器人进行防护，顶升单元和脱离单元使得机器人脱离，且自动梯单元使得机器人进行远距离越障。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种多自由度机器人智能避障系统，包括避障模块，其特征在于：还包括防护模块、逃离模块和协助救援模块；所述避障模块包括图像采集单元、材料数据单元、材料对比单元、体积计算单元、密度质量转换单元、路线计算单元、质量对比计算单元和时间对比单元；所述图像采集单元用于对障碍物的图像进行采集；所述材料数据单元用于对储存多种材料的颜色、形状和体积特征；所述材料对比单元用于将图像采集单元采集的障碍物图像与材料数据单元中信息进行对比确定障碍物的材料；所述体积计算单元用于根据图像采集单元采集的图像对障碍物的体积进行计算；所述密度质量转换单元用于将材料对比单元与体积计算单元中的信息进行转换，进而得出障碍物的质量；所述质量对比计算单元用于将障碍物的质量与机器人排障的最大负载进行对比并计算出排障时间；所述时间对比单元用于对比排障和绕行所需的时间，进而得出需要时间短的避障方式；所述防护模块用于对机器人进行防护；所述逃离模块用于使机器人逃离塌方区域；所述协助救援模块用于将事故楼宇内部环境信息传输至外界消防系统。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度机器人智能避障系统，其特征在于：所述防护模块包括动态捕捉单元、热量感应单元、子弹存储单元、子弹装载单元、数据处理单元和子弹发射单元；所述动态捕捉单元用于对机器人上方的掉落物进行动态捕捉；所述热量感应单元用于判断掉落物的热值；所述子弹存储单元用于对不同功能的子弹进行存储；所述子弹装载单元用于接收数据处理单元的指令将子弹存储单元中的子弹进行装载；所述数据处理单元用于根据动态捕捉单元和热量感应单元中的信息生成掉落物的击打数据和判断需要子弹的种类；所述子弹发射单元用于接收数据处理单元指令将子弹发出。

3.根据权利要求1所述的一种多自由度机器人智能避障系统，其特征在于：所述逃离模块包括压力感应单元、顶升单元、脱离单元和防冲击单元；所述压力感应单元用于感应塌落物对机器人的压力；所述顶升单元用于接收压力感应单元的数据对塌落物支撑；所述脱离单元用于使机器人与顶升单元脱离；所述防冲击单元用于对顶升单元进行防护。

4.根据权利要求3所述的一种多自由度机器人智能避障系统，其特征在于：所述逃离模块还包括自动梯单元；所述自动梯单元用于使机器人横跨宽沟和大坑，自动梯单元包括跨障组件、行走组件和固定组件；所述跨障组件用于使得机器人跨过障碍；所述行走组件用于带动机器人行走；所述固定组件用于使跨障组件与建筑物之间连接。

5.根据权利要求1所述的一种多自由度机器人智能避障系统，其特征在于：所述协助救援模块包括视频录制单元、危险品辨别单元、承重结构危险评价单元、标记单元、信息传输单元和楼宇监控逃生系统连接单元；所述视频录制单元用于对楼宇内部的环境进行视频采集；所述危险品辨别单元用于对视频录制单元中采集图像中的物品进行辨别；所述承重结构危险评价单元用于对楼宇的承重结构进行检查，进而对承重结构的稳定性进行评价；所述标记单元用于对危险品进行标记和对稳定性低的承重结构进行危险标记；所述信息传输单元用于将视频录制单元中录制的视频和标记单元中的标记均传输至外界的消防系统中；所述楼宇监控逃生系统连接单元用于与楼宇的监控系统和逃生系统进行连接。

6.根据权利要求5所述的一种多自由度机器人智能避障系统，其特征在于：所述楼宇监控逃生系统连接单元包括视频监控调取组件、人体图像识别组件、楼宇紧急逃生路线调取组件和路线规划组件；所述视频监控调取组件用于对楼宇内的监控图像进行调取；所述人体图像识别组件用于对视频监控调取组件中的图像信息进行处理，进而筛选出被困人员所在区域；所述楼宇紧急逃生路线调取组件用于调取楼宇的紧急逃生路线图；所述路线规划组件用于根据人体图像识别组件和楼宇紧急逃生路线调取组件中的信息计算出所需时间短的路线。

7.一种多自由度机器人智能避障方法，所述避障方法适用于权利要求1至权利要求6任意一项的避障系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：机器人在行走的过程中，通过避障模块中的图像采集单元和体积计算单元计算出障碍物的体积，通过材料数据单元、材料对比单元、密度质量转换单元与障碍物的体积得出障碍物质量，利用图像采集单元和路线计算单元计算出绕行避障所需时间，然后通过质量对比计算单元和时间对比单元选择所需时间短的避障方式；

S2：在S1中机器人继续行走时，动态捕捉单元对小型掉落物的运动轨迹进行捕捉、数据处理单元计算出最小力击打点和击打角度，子弹装载单元将子弹存储单元中的不同种类的子弹装载至子弹发射单元上，最后子弹发射单元对小型的掉落物进行击打进行掉落物规避；

S3：当大型掉落物掩埋S2中的机器人时，防冲击单元对机器人进行防护，顶升单元和脱离单元使得机器人脱离，且自动梯单元使得机器人进行远距离越障。

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