CN109910009A - 消防侦察机器人的路径生成方法、装置、系统和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种消防侦察机器人的路径生成方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：通过底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得消防侦察机器人的前方障碍物信息，如果前方障碍物信息满足转向触发模型，触发消防侦察机器人的转向状态，在转向状态下，接收底盘左侧的超声波雷达探测的左侧障碍物信息、以及底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息，根据左侧障碍物信息和右侧障碍物信息，确定消防侦察机器人的转弯方向，按照转弯方向生成消防侦察机器人的转弯路径。采用本方法能够有效地避开行进路径上的障碍物，提高消防侦察机器人在火场环境中的巡航效率。

Description

消防侦察机器人的路径生成方法、装置、系统和机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种消防侦察机器人的路径生成方法、装置、系统和机器人。

背景技术

消防侦察机器人是一种专门用于侦察火场环境和人员搜救的机器人，一般具备生命探测、气体检测、温度检测等功能，可以快速的进出火场、反馈火场内的地理信息，为火灾救援决策提供有力依据。目前，国内已经开始逐步探索如何将消防侦察机器人用于火灾救援实战中。

在将消防侦察机器人应用与火场救援实战的研究中，对消防侦察机器人的移动速度进行了改进，同时还在防爆方面对消防侦察机器人进行扩展，使得消防侦察机器人可以代替消防救援人员进入易燃、易爆、有毒、有害等室内外危险灾害场景。既为后方消防指挥人员提供技术支持，也保障了消防侦察人员的人身安全，解决了消防侦察人员在上述场所中持续侦察时间短、数据采集量不足及信息无法实时反馈等问题。

然而，消防侦察机器人在火灾场景内的巡航，大多依赖于预先导入的地图，对该地图上的指定路径进行侦察，或者依赖于救灾人员对消防侦察机器人进行远程遥控。火灾场景为浓烟环境、且受火势影响随时可能发生变化，预先导入地图的方式无法及时预见火灾场景内部的变化，无法对火灾场景进行深入侦察。而且大部分高层建筑及封闭环境下的火灾场景内GPS信号微弱或消失，远程遥控的方式并不适用。可见，在火灾场景内迫切需要消防侦察机器人进行自主巡航，而如何在复杂的火灾场景内使得消防侦察机器人巡航时能够及时避开障碍物，是实现消防侦察机器人自主巡航的技术难点。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在火场场景巡航时能够对障碍物进行及时避让的消防侦察机器人的路径生成方法、装置、系统和机器人。

一种消防侦察机器人的路径生成方法，所述方法包括：

通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得所述消防侦察机器人的前方障碍物信息；

如果所述前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发所述消防侦察机器人的转向状态；

在所述转向状态下，接收所述底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及所述底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息；

根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向，按照所述转弯方向生成所述消防侦察机器人的转弯路径。

在其中一个实施例中，所述底盘的前侧设有至少两个超声波雷达，且所述底盘前侧的至少两个超声波雷达位于同一水平面上。

在其中一个实施例中，所述通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测的步骤之前，所述方法还包括：

获取所述底盘的前侧宽度；

获取所述底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距；

通过所述前侧宽度、所述雷达间距和所述前方障碍物信息，构建所述消防侦察机器人前方障碍物相对于所述消防侦察机器人的坐标公式；

依据所述前方障碍物的坐标公式和预设坐标阈值，构建所述转向触发模型。

在其中一个实施例中，所述依据所述前方障碍物的坐标公式和预设的坐标阈值，构建所述转向触发模型的步骤，包括：

依据所述前方障碍物的横坐标、纵坐标分别小于所述坐标阈值中的横坐标阈值和纵坐标阈值，构建所述转向触发模型；所述横坐标阈值为所述前侧宽度，所述纵坐标阈值大于所述消防侦察机器人的刹车距离与回转半径之和。

在其中一个实施例中，所述根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向的步骤，包括：

根据所述左侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

根据所述右侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

将所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离与所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离进行比较，依据比较结果确定所述消防侦察机器人的转弯方向。

在其中一个实施例中，所述底盘左侧和所述底盘右侧分别设有至少两个超声波雷达，且所述底盘左侧和所述底盘右侧的超声波雷达位于同一水平面上。

在其中一个实施例中，所述根据所述左侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离的步骤，包括：

获取所述底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据所述左侧障碍物信息和所述底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

所述根据所述右侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离的步骤，包括：

获取所述底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据所述右侧障碍物信息和所述底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离。

在其中一个实施例中，所述依据比较结果确定所述消防侦察机器人的转弯方向的步骤，包括：

当所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离大于所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，确定所述消防侦察机器人的转弯方向为左转；

当所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离大于所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，确定所述消防侦察机器人的转弯方向为右转；

当所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离等于所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，依据预设的转向优先原则确定所述消防侦察机器人的转弯方向。

一种消防侦察机器人的路径生成装置，所述装置包括：

前方信息获取模块，用于通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得所述消防侦察机器人的前方障碍物信息；

转向状态触发模块，用于如果所述前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发所述消防侦察机器人的转向状态；

左右侧信息获取模块，用于在所述转向状态下，接收所述底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及所述底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息；以及

转弯路径生成模块，用于根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向，按照所述转弯方向生成所述消防侦察机器人的转弯路径。

一种消防侦察机器人的路径生成系统，所述系统包括：

分别设于所述消防侦察机器人底盘前侧、左侧和右侧的超声波雷达，用于探测所述消防侦察机器人前方、左侧和右侧的障碍物；以及

与所述超声波雷达连接的雷达主板，所述雷达主板上的单片机存储有计算机程序，所述单片机执行所述计算机程序时实现上述消防侦察机器人的路径生成方法中所述的步骤。

一种消防侦察机器人，所述消防侦察机器人包括：

上述路径生成系统，所述路径生成系统设置于所述消防侦察机器人底盘；

所述消防侦察机器人还包括：

气体传感器，所述气体传感器设置于所述底盘前部，用于检测所述消防侦察机器人周围的气体环境；

双目热成像摄像机，所述双目热成像摄像设置于所述底盘中部，用于拍摄所述消防侦察机器人所在的场景；

生命探测仪，所述生命探测仪设置于所述底盘中部，用于搜寻所述消防侦察机器人周围的生命迹象；

声光报警器，所述声光报警器设置于所述底盘尾部，用于提供报警声光信号；以及

集水器，所述集水器设置于所述底盘尾部，用于将消防水带的水流整合进入消防侦察机器人。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述消防侦察机器人的路径生成方法中所述的步骤。

上述消防侦察机器人的路径生成方法、装置、系统和机器人，通过消防侦察机器人底盘前侧的超声波雷达探测前方障碍物信息，如果前方障碍物信息满足转向触发模型时，触发转向状态，在转向状态下，依据底盘左侧、右侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息和右侧障碍物信息，确定消防侦察机器人的转弯路径，从而借助超声波探测，对消防侦察机器人前方和两侧的障碍物进行准确识别，既能够有效地避开行进路径上的障碍物，又提高了转弯路径的规划效果，提高消防侦察机器人在火场环境中的巡航效率，有助于实现消防侦察机器人的自主巡航。

附图说明

图1为一个实施例中消防侦察机器人的路径生成方法的流程示意图；

图2为一个实施例中构建转向触发模型的流程示意图；

图3为一个实施例中消防侦察机器人前方的障碍物与消防侦察机器人的位置关系示意图；

图4为一个实施例中消防侦察机器人前方的障碍物与消防侦察机器人的位置关系示意图；

图5为一个实施例中消防侦察机器人前方的障碍物与消防侦察机器人的位置关系示意图；

图6为另一个实施例中消防侦察机器人的路径生成方法的流程示意图；

图7为一个实施例中消防侦察机器人前方、左侧、右侧的障碍物与消防侦察机器人的位置关系示意图；

图8为一个实施例中消防侦察机器人的自动行进线路示意图；

图9为一个实施例中消防侦察机器人的自动行进线路示意图；

图10为一个实施例中消防侦察机器人的自动行进线路示意图；

图11为一个实施例中消防侦察机器人的路径生成装置；

图12为一个实施例中消防侦察机器人的路径生成系统的内部结构图；以及

图13为一个实施例中消防侦察机器人的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种消防侦察机器人的路径生成方法，包括以下步骤：

步骤102，通过底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得消防侦察机器人的前方障碍物信息。

其中，雷达按照实现原理可以分为激光雷达、毫米波雷达及超声波雷达。激光雷达的穿透性不佳，难以适应烟尘较多的火灾场景。毫米波雷达的目标识别难度较大，需配合摄像机使用，但在火场浓烟环境下摄像机的可见度较低，而且毫米波器件价格昂贵。超声波雷达的穿透性强，成本较低，采用超声波雷达能够有效地提高消防侦察机器人在火场环境中的障碍物探测准确度、并一定程度上降低了消防侦察机器人在障碍物探测上的硬件成本。

具体地，在消防侦察机器人底盘的前侧、左侧和右侧分别安装有超声波雷达。在行进过程中，通过底盘前侧的超声波雷达对消防侦察机器人前方路径上的障碍物进行探测，接收探测到的雷达信号，通过对该雷达信号进行解析处理，可获得消防侦察机器人的前方障碍物信息。其中，前方障碍物信息包括消防侦察机器人前方路径上的障碍物与检测到该前方障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，消防侦察机器人的底盘可为履带式底盘。

步骤104，如果前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发消防侦察机器人的转向状态。

具体地，预先构建转向触发模型，将前方障碍物信息输入转向触发模型，判断前方障碍物信息是否满足转向触发模型。当满足时，认为消防侦察机器人不宜再向前行走，此时触发消防侦察机器人的转向状态。当不满足时，认为消防侦察机器人可以继续前行。

步骤106，在转向状态下，接收底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息。

具体地，在进入转向状态后，消防侦察机器人进行转弯路径规划，以便避开前方障碍物，继续进行巡航工作。在规划转弯路径时，接受底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息，接受底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息，以探测消防侦察机器人左侧和右侧的障碍物情况，进而依据这些障碍物情况规划出转弯路径。

其中，左侧障碍物信息包括消防侦察机器人左侧的障碍物与探测到该左侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，右侧障碍物信息包括消防侦察机器人右侧的障碍物与探测到该右侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离。

步骤108，根据左侧障碍物信息和右侧障碍物信息，确定消防侦察机器人的转弯方向，按照转弯方向生成消防侦察机器人的转弯路径。

具体地，在获得左侧障碍物信息和右侧障碍物信息后，依据左侧障碍物信息和右侧障碍物信息，确定消防侦察机器人最优的转弯方向，进而依据该转弯方向可确定最优的转弯路径，使得消防侦察机器人既能够避开前方路径上的障碍物，又能够在较大程度上避免转弯至另一条需要立即转弯路径，提高消防侦察机器人的巡航效率。

具体地，在确定最优的转弯方向时，依据左侧障碍物信息中机器人左侧的障碍物到探测到该左侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离、和右侧障碍物信息中机器人右侧的障碍物到探测到该右侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，判断消防侦察机器人距离左侧的障碍物更近还是距离右侧的障碍物更近。当消防侦察机器人距离左侧的障碍物更近时，确定转弯方向为右转，避免消防侦察机器人左转不久后又要转弯。当消防侦察机器人距离右侧的障碍物更近时，确定转弯方向为左转，避免消防侦察机器人右转不久后又要转弯。

上述消防侦察机器人的路径生成方法中，在火场环境中进行超声波探测，摆脱了火场浓烟环境的限制，提高了障碍物探测的准确度，且通过将超声波雷达设于消防侦察机器人前侧、左侧和右侧，能够检测到消防侦察机器人前方、左侧、右侧的障碍物，既能够避开前方路径上的障碍物，还能够规划出当下最优的转弯路径，提高消防侦察机器人在火场环境中的巡航效率，且有助于实现消防侦察机器人在火场环境中的自主巡航。

在一个实施例中，图2为消防侦察机器人的路径生成方法中转向触发模型的构建过程，包括以下步骤：

步骤202，获取底盘的前侧宽度。

步骤204，获取底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距。

步骤206，通过前侧宽度、雷达间距和前方障碍物信息，构建消防侦察机器人前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式。

其中，底盘的前侧宽度即机器人底盘前侧的宽，前侧宽度、底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距为预先测量的参数，消防侦察机器人前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式，即消防侦察机器人前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标的数学表达公式。

具体地，依据底盘的前侧宽度、底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距、以及前方路径上的障碍物与底盘前侧相应的超声波雷达之间的直线距离，可构建出前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式。

在一个实施例中，底盘前侧上至少设有两个超声波雷达，且底盘前侧的至少两个超声波雷达位于同一水平面上，以提高前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式的构建准确度。

在一个实施例中，底盘前侧设有超声波雷达α和超声波雷达β，如图3、图4和图5所示，底盘的前侧宽度为D₂，超声波雷达α和超声波雷达β之间的雷达间距为D₁,超声波雷达α与其探测到的障碍物之间的直线距离为l₁，超声波雷达β与其探测到的障碍物之间的直线距离为l₂，图中的车体区域为消防侦察机器人底盘的舱体，图中的车头前方区域为消防侦察机器人的前方区域，消防侦察机器人前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标为(x,y)，由图3、图4、图5可知y＞0。图3为(x,y)位于超声波雷达α左侧时的情况，图4为(x,y)位于超声波雷达α和超声波雷达β之间的情况，图5为(x,y)位于超声波雷达β右侧时的情况。

在一个实施例中，当前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标(x,y)位于超声波雷达α左侧、时，依据图3得到(x,y)与l₁、l₂的数学关系为：

当前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标(x,y)位于超声波雷达α和超声波雷达β之间时，依据图4得到(x,y)与l₁、l₂的数学关系为：

当前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标(x,y)位于超声波雷达β右侧时，依据图5得到(x,y)与l₁、l₂的数学关系为：

对上述公式进行求解，可得到前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式，即(x,y)的表达式，具体如下：

在一个实施例中，超声波雷达α和超声波雷达β位于同一水平面上，且在水平方向上成轴对称，以保证上述公式的适用性和准确性。当底盘前侧设有两个以上超声波雷达时可参照底盘前侧上设有两个超声波雷达时的计算过程，同样可以构建得到前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式。

当超声波雷达之间的水平距离太近时，相互之间容易产生较强的信号干扰，相位相同的雷达信号会加强，相位相反的雷达信号会减弱，导致接收到的从障碍物反射回来的雷达信号误差增大，影响障碍物信息的有效性。当超声波雷达之间的水平距离太远时，盲区区域会增大，导致障碍物测量不准确、不完整。

在一个实施例中，在前侧宽度D₂位于950mm-1050mm之间时，经过多次试验得出超声波雷达α和超声波雷达β之间的雷达间距D₁满足310cm＜D₁＜410cm时，能够有效提高障碍物信息的有效性和障碍物测量的准确度、完整性。

步骤208，依据前方障碍物的坐标公式和预设坐标阈值，构建转向触发模型。

具体地，预先设置消防侦察机器人前方障碍物的坐标阈值，在得到前方障碍物的坐标公式后，通过限制前方障碍物的坐标不超过该坐标阈值的方式，构建转向触发模型。

在一个实施例中，底盘前侧设有超声波雷达α和超声波雷达β，如图3、图4和图5所示，已得到前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式为：

坐标阈值分为横坐标阈值和纵坐标阈值，横坐标阈值为底盘的前侧宽度D₂，纵坐标阈值为一个预设常数d₀，常数d₀大于消防侦察机器人的刹车距离和回转半径之和。当前方的障碍物相对于消防侦察机器人的横坐标大于0小于D₂、且纵坐标小于d₀时，消防侦察机器人不宜继续前行，否则会撞上前方的障碍物，触发转向状态。因此，转向触发模型表示为：

在应用转向触发模型判断是否触发转向状态时，只需将探测得到的前侧障碍物信息中的l₁、l₂输入转向触发模型，当l₁和l₂满足转向触发模型时触发转向状态，否则不触发转向状态。

在另一个实施例中，如图6所示，提供了一种消防侦察机器人的路径生成方法，包括以下步骤：

步骤602中，通过底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得消防侦察机器人的前方障碍物信息。

步骤604中，如果前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发消防侦察机器人的转向状态。

步骤606中，在转向状态下，接收底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息。

具体地，步骤602～606的具体实施过程可参照步骤102～106的详细描述，在此不再赘述。

步骤608中，根据左侧障碍物信息计算消防侦察机器人左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离。

步骤610中，根据右侧障碍物信息计算消防侦察机器人右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离。

具体地，左侧障碍物信息包括消防侦察机器人左侧的障碍物到探测到该左侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，依据该直线距离可计算得到消防侦察机器人左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离。同样地，依据消防侦察机器人右侧的障碍物到探测到右侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，可计算消防侦察机器人右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离，以提高后续转弯方向判断的准确度。

步骤612中，将左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离与右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离进行比较，依据比较结果确定消防侦察机器人的转弯方向，按照转弯方向生成消防侦察机器人的转弯路径。

具体地，当左侧障碍物对于消防侦察机器人的垂直距离小于右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，确定消防侦察机器人的转弯方向为右转，当右侧障碍物对于消防侦察机器人的垂直距离小于左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，确定消防侦察机器人的转弯方向为左转。

在一个实施例中，侦察消防侦察机器人底盘的左侧和右侧分别设有至少两个超声波雷达，且底盘左侧和底盘右侧的超声波雷达位于同一水平面上，以提高消防侦察机器人左侧、右侧障碍物分别相对于消防侦察机器人的垂直距离的计算准确度，继而提高消防侦察机器人转弯方向判断的准确度。

在一个实施例中，获取消防侦察机器人底盘左侧上各超声波雷达之间的雷达间距，根据雷达间距和左侧障碍物信息中消防侦察机器人左侧的障碍物到探测到该左侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，计算左侧障碍物与消防侦察机器人之间的垂直距离，以提高该垂直距离计算的准确度。同样地，获取底盘右侧上各超声波雷达之间的雷达间距，根据该雷达间距和右侧障碍物信息中消防侦察机器人右侧的障碍物到探测到该右侧障碍物信息的超声波雷达之间的直线距离，计算右侧障碍物与消防侦察机器人之间的垂直距离。

在一个实施例中，如图7所示，消防侦察机器人底盘的前侧设有超声波雷达α和超声波雷达β，底盘左侧设有超声波雷达γ和超声波雷达δ，底盘右侧分别设有超声波雷达ε和超声波雷达ζ。l₃、l₄分别为消防侦察机器人左侧的障碍物到超声波雷达γ、δ的直线距离，l₅、l₆分别为消防侦察机器人左侧的障碍物到超声波雷达ζ、ε的直线距离。D₃、D₄分别为超声波雷达γ和超声波雷达δ之间、超声波雷达ε和超声波雷达ζ之间的雷达间距。D₅为整个底盘的长度。d₁、d₂、d₃分别为消防侦察机器人前方的、左侧的、右侧的障碍物到消防侦察机器人的垂直距离。由上述转向触发模型的构建过程可知，d₁即消防侦察机器人前方的障碍物相对于消防侦察机器人的y坐标：

同样地，可得到d₂、d₃的计算公式为：

因此，在已知l₃、l₄、和D₃时可计算得到d₂，在已知l₅、l₆和D₄可计算得到d₃。

在一个实施例中，在底盘长度D₅位于1800mm-2000mm之间时，经过多次试验得出，超声波雷达γ和超声波雷达δ之间的雷达间距D₃满足860cm＜D₃＜1000cm，超声波雷达ε和超声波雷达ζ之间的雷达间距D₄满足860cm＜D₄＜1000cm时，能够有效提高障碍物信息的有效性和障碍物测量的准确度、完整性。

在一个实施例中，当左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离等于右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，依据预设的转向优先原则确定消防侦察机器人的转弯方向，以防止在运行中遇到左、右侧障碍物距离一致时出现逻辑丢失的错误。由于在左、右侧障碍物距离一致时左右侧出现障碍物的概率相同，转向优先原则可为右侧转向优先原则，也可为左侧转向优先原则。其中，右侧转向优先原则即左、右侧障碍物距离一致时将转弯方向设置为右转，左侧转向优先原则即左、右侧障碍物距离一致时将转弯方向设置为左转。

作为示例地，图8、图9和图10为消防侦察机器人的自动行进模拟场景，带箭头的线条表示消防侦察机器人的行走路径，箭头表示行走方向。在图8中，消防侦察机器人的前方出现障碍物，左侧的障碍物相较于右侧的障碍物距离消防侦察机器人更近，消防侦察机器人向右转弯。在图9中，消防侦察机器人的前方出现障碍物，左侧的障碍物与消防侦察机器人之间的距离等于右侧障碍物与消防侦察机器人之间的距离，按照右侧转向优先原则，消防侦察机器人右转。在图10中，消防侦察机器人进行了三次转弯，第一次转弯时左侧障碍物距离消防侦察机器人更近，向右转弯；第二次转弯时左、右侧障碍物与消防侦察机器人距离相等，按照右侧转向优先原则，向右转弯；第三次转弯时，左侧障碍物距离消防侦察机器人更近，向右转弯。

应该理解的是，虽然图1-10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-10中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图11所示，提供了一种消防侦察机器人的路径生成装置1100，包括：前方信息获取模块1102、转向状态触发模块1104、左右侧信息获取模块1106和转弯路径生成模块1108，其中：

前方信息获取模块1102，用于通过底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得消防侦察机器人的前方障碍物信息；

转向状态触发模块1104，用于如果前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发消防侦察机器人的转向状态；

左右侧信息获取模块1106，用于在转向状态下，接收底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息；以及

转弯路径生成模块1108，用于根据左侧障碍物信息和右侧障碍物信息，确定消防侦察机器人的转弯方向，按照转弯方向生成消防侦察机器人的转弯路径。

在一个实施例中，消防侦察机器人的路径生成装置1100还包括：

前侧宽度获取模块，用于获取底盘的前侧宽度；

前侧雷达间距获取模块，用于获取底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距；

前侧障碍物坐标构建模块，用于通过前侧宽度、雷达间距和前方障碍物信息，构建消防侦察机器人前方障碍物相对于消防侦察机器人的坐标公式；以及

转向模型构建模块，用于依据前方障碍物的坐标公式和预设坐标阈值，构建转向触发模型。

在一个实施例中，转向模型构建模块包括：

模型构建子模块，用于依据前方障碍物的横坐标、纵坐标分别小于坐标阈值中的横坐标阈值和纵坐标阈值，构建转向触发模型；横坐标阈值为前侧宽度，纵坐标阈值大于消防侦察机器人的刹车距离与回转半径之和。

在一个实施例中，转弯路径生成模块1108包括：

左侧距离计算模块，用于根据左侧障碍物信息计算消防侦察机器人左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离；

右侧距离计算模块，用于根据右侧障碍物信息计算消防侦察机器人右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离；以及

距离比较模块，用于将左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离与右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离进行比较，依据比较结果确定消防侦察机器人的转弯方向。

在一个实施例中，左侧距离计算模块包括：

左侧距离计算子模块，用于获取底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据左侧障碍物信息和底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离；

右侧距离计算模块包括：

右侧距离计算子模块，用于获取底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据右侧障碍物信息和底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离。

在一个实施例中，距离比较模块包括：

第一转向确定模块，用于当左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离大于右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，确定消防侦察机器人的转弯方向为左转；

第二转向确定模块，用于当右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离大于左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，确定消防侦察机器人的转弯方向为右转；以及

第三转向确定模块，用于当左侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离等于右侧障碍物相对于消防侦察机器人的垂直距离时，依据预设的转向优先原则确定消防侦察机器人的转弯方向。

关于消防侦察机器人的路径生成装置的具体限定可以参见上文中对于消防侦察机器人的路径生成方法的限定，在此不再赘述。上述消防侦察机器人的路径生成装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种消防侦察机器人的路径生成系统，包括：

分别设于消防侦察机器人底盘前侧、左侧和右侧的超声波雷达，用于探测消防侦察机器人前方、左侧和右侧的障碍物；以及

与超声波雷达连接的雷达主板，雷达主板上的单片机存储有计算机程序，单片机执行计算机程序时实现上述消防侦察机器人的路径生成方法的步骤。

在一个实施例中，消防侦察机器人底盘的前侧、左侧和右侧分别至少设有两个超声波雷达，以提高障碍物探测的准确度、提高转向判断的准确度。

在一个实施例中，如图12所示，消防侦察机器人底盘前侧设有超声波雷达1202和超声波雷达1204，底盘左侧设有超声波雷达1206和超声波雷达1208，底盘右侧设有超声波雷达1210和超声波雷达1212，雷达主板1214设于消防侦察机器人底盘的仓体内部。

在一个实施例中，如图13所示，提供了一种消防侦察机器人，包括：

上述路径生成系统，路径生成系统设置于消防侦察机器人底盘1302；

消防侦察机器人还包括：

气体传感器1304，气体传感器1304设置于底盘1302前部，用于检测消防侦察机器人周围的气体环境；

双目热成像摄像机1306，双目热成像摄像1306设置于底盘1302中部，用于拍摄消防侦察机器人所在的场景；

生命探测仪1308，生命探测仪1308设置于底盘1302中部，用于搜寻消防侦察机器人周围的生命迹象；

声光报警器1310，声光报警器1310设置于底盘1302尾部，用于提供报警声光信号；以及

集水器1312，集水器1312设置于底盘1302尾部，用于将消防水带的水流整合进入消防侦察机器人。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例中提供的一种消防侦察机器人的路径生成方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种消防侦察机器人的路径生成方法，其特征在于，所述消防侦察机器人底盘的前侧、左侧和右侧分别设有超声波雷达，所述方法包括：

通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得所述消防侦察机器人的前方障碍物信息；

如果所述前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发所述消防侦察机器人的转向状态；

在所述转向状态下，接收所述底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及所述底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息；

根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向，按照所述转弯方向生成所述消防侦察机器人的转弯路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述底盘的前侧设有至少两个超声波雷达，且所述底盘前侧的至少两个超声波雷达位于同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测的步骤之前，所述方法还包括：

获取所述底盘的前侧宽度；

获取所述底盘前侧各超声波雷达之间的雷达间距；

通过所述前侧宽度、所述雷达间距和所述前方障碍物信息，构建所述消防侦察机器人前方障碍物相对于所述消防侦察机器人的坐标公式；

依据所述前方障碍物的坐标公式和预设坐标阈值，构建所述转向触发模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述前方障碍物的坐标公式和预设的坐标阈值，构建所述转向触发模型的步骤，包括：

依据所述前方障碍物的横坐标、纵坐标分别小于所述坐标阈值中的横坐标阈值和纵坐标阈值，构建所述转向触发模型；所述横坐标阈值为所述前侧宽度，所述纵坐标阈值大于所述消防侦察机器人的刹车距离与回转半径之和。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向的步骤，包括：

根据所述左侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

根据所述右侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

将所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离与所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离进行比较，依据比较结果确定所述消防侦察机器人的转弯方向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述底盘左侧和所述底盘右侧分别设有至少两个超声波雷达，且所述底盘左侧和所述底盘右侧的超声波雷达位于同一水平面上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述左侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离的步骤，包括：

获取所述底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据所述左侧障碍物信息和所述底盘左侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离；

所述根据所述右侧障碍物信息计算所述消防侦察机器人右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离的步骤，包括：

获取所述底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，根据所述右侧障碍物信息和所述底盘右侧各超声波雷达之间的雷达间距，计算所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据比较结果确定所述消防侦察机器人的转弯方向的步骤，包括：

当所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离大于所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，确定所述消防侦察机器人的转弯方向为左转；

当所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离大于所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，确定所述消防侦察机器人的转弯方向为右转；

当所述左侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离等于所述右侧障碍物相对于所述消防侦察机器人的垂直距离时，依据预设的转向优先原则确定所述消防侦察机器人的转弯方向。

9.一种消防侦察机器人的路径生成装置，其特征在于，所述装置包括：

前方信息获取模块，用于通过所述底盘前侧的超声波雷达对前方路径进行探测，获得所述消防侦察机器人的前方障碍物信息；

转向状态触发模块，用于如果所述前方障碍物信息满足预设的转向触发模型，触发所述消防侦察机器人的转向状态；

左右侧信息获取模块，用于在所述转向状态下，接收所述底盘左侧的超声波雷达探测到的左侧障碍物信息、以及所述底盘右侧的超声波雷达探测到的右侧障碍物信息；以及

转弯路径生成模块，用于根据所述左侧障碍物信息和所述右侧障碍物信息，确定所述消防侦察机器人的转弯方向，按照所述转弯方向生成所述消防侦察机器人的转弯路径。

10.一种消防侦察机器人的路径生成系统，其特征在于，所述系统包括：

分别设于所述消防侦察机器人底盘前侧、左侧和右侧的超声波雷达，用于探测所述消防侦察机器人前方、左侧和右侧的障碍物；以及

与所述超声波雷达连接的雷达主板，所述雷达主板上的单片机存储有计算机程序，所述单片机执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述的方法的步骤。

11.一种消防侦察机器人，其特征在于，所述消防侦察机器人包括：

权利要求10所述的路径生成系统，所述路径生成系统设置于所述消防侦察机器人底盘；

所述消防侦察机器人还包括：

气体传感器，所述气体传感器设置于所述底盘前部，用于检测所述消防侦察机器人周围的气体环境；

双目热成像摄像机，所述双目热成像摄像设置于所述底盘中部，用于拍摄所述消防侦察机器人所在的场景；

生命探测仪，所述生命探测仪设置于所述底盘中部，用于搜寻所述消防侦察机器人周围的生命迹象；

声光报警器，所述声光报警器设置于所述底盘尾部，用于提供报警声光信号；以及

集水器，所述集水器设置于所述底盘尾部，用于将消防水带的水流整合进入消防侦察机器人。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。