CN110370284A - 一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统 - Google Patents

一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,包括中央处理器、耦接所述中央处理器且用于获取巡逻机器人所在区域的图像信息的图像获取模块、用于获取巡逻机器人的准确位置和周围环境准确情况的位置确定与环境构筑模块以及用于与遥控装置无线通讯连接的通讯模块。巡逻机器人能够获得其本身所在区域较为准确的环境信息且能够获得自身较为准确的位置,并且根据获得的信息构件增量式地图,从而使机器人内部储存的静态环境信息丰富,同时,多卷积神经网络的设置使机器人能够自主学习和识别动态环境的特征,从而有利于机器人识别其所在区域的动态环境;静态环境和动态环境的确定有利于工作人员操作巡逻机器人工作和巡逻机器人自主工作。

Description

一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统
技术领域
本发明涉及巡逻机器人的技术领域,尤其是涉及一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统。
背景技术
巡逻机器人是一种常见的智能机械设备,一般用于景区、学校、仓库、车站等场所代替工作人员进行巡逻工作。
现有的巡逻机器人一般包括常用的广播、监事、图像采集等功能,使工作人员能够通过巡逻机器人获取图像信息以及进行语音播报、获取机器人所在区域的声音信息以进行监事。但是,由于巡逻机器人中没有定位系统,而巡逻机器人本身的视野范围有限,故工作人员无法获得巡逻机器人所在区域的全部信息,故无法掌握巡逻机器人的准确位置和周围环境的准确情况,不利于工作人员操作巡逻机器人进行工作和巡逻机器人自主工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其优点在于工作人员能够获得巡逻机器人的准确位置和周围环境的准确情况。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,包括中央处理器、耦接所述中央处理器且用于获取巡逻机器人所在区域的图像信息的图像获取模块、用于获取巡逻机器人的准确位置和周围环境准确情况的位置确定与环境构筑模块以及用于与遥控装置无线通讯连接的通讯模块;
所述位置确定与环境构筑模块包括:
即时定位与地图构建模块,集成于所述中央处理器内部且基于SLAM技术用于机器人自身构建地图和自身定位;
绝对定位模块,集成于所述中央处理器内部且基于PTK载波相位差分技术获得机器人高精度的经纬度坐标;
差分GPS天线,耦接所述中央处理器且服务于所述绝对定位模块;
惯性导航模块,集成于所述中央处理器内部且用于机器人确定自身速度和位置;
惯性元件,耦接所述中央处理器且服务于惯性导航模块;
多卷积神经网络,集成于所述中央处理器内部且用于识别动态环境信息。
通过采用上述技术方案,巡逻机器人能够获得其本身所在区域较为准确的环境信息且能够获得自身较为准确的位置,并且根据获得的信息构件增量式地图,从而使机器人内部储存的静态环境信息丰富,同时,多卷积神经网络的设置使机器人能够自主学习和识别动态环境的特征,从而有利于机器人识别其所在区域的动态环境;静态环境和动态环境的确定有利于工作人员操作巡逻机器人工作和巡逻机器人自主工作。
本发明进一步设置为:所述图像获取模块包括1路400W高清摄像机、2路200W星光级摄像机以及1路热红外成像仪。
通过采用上述技术方案,通过400W高清摄像机能够获取较为清晰的图像信号,通过200W星光级摄像机能够获取较为微弱的光信号,通过热红外成像仪能够在可见光微弱的夜间获取较为清晰的图像,从而使图像获取模块在多种光线条件下均能够获取较为清晰的图像信息。
本发明进一步设置为:所述自动化控制系统还包括耦接中央处理器的扬声器和拾音器。
通过采用上述技术方案,通过扬声器能够实现中央处理器内部储存的音频信息或通过工作人员通过遥控装置向中央处理器发送的信息,从而应用于政策宣传或语言警告,通过拾音器使操作人员能够获得巡逻机器人端的声音信息,从而起到监事的作用;扬声器和拾音器的配合也能够实现机器人端和遥控装置端的双向语音对讲。
本发明进一步设置为:所述中央处理器内还集成有用于语音和文字相互转换的文字语音转换模块。
通过采用上述技术方案,操作人员在遥控装置端输入文字信号至中央处理器,中央处理器能够将接收到的文字信号转换成语音输出,进而方便了操作人员输入信息。
本发明进一步设置为:所述中央处理器内还集成设置有敏感词识别模块。
通过采用上述技术方案,通过敏感词识别模块和文字语音转换模块的配合,使机器人端拾音器接收到的语音信号中包含的敏感词能够被中央处理器自动识别并提示工作人员,从而避免因人为监事而导致的遗漏信息的可能。
本发明进一步设置为:所述中央处理器内还集成设置有非动态配合式人脸识别系统。
通过采用上述技术方案,通过人脸识别系统对获取图像中的人脸信息进行识别,从而能够个根据需要对场景进行人员白名单保护或黑名单报警,进一步增强了对巡逻场景的保护效果。
本发明进一步设置为:所述中央处理器内还集成设置有车牌识别系统。
通过采用上述技术方案,通过车牌识别系统对车牌进行识别,从而能够进行陌生车牌或黑名单犯罪车牌的识别和报警,进一步增强了对巡逻场景的保护效果。
本发明进一步设置为:所述自动化控制系统还包括耦接中央处理器且用于检测巡逻机器人所在区域气体成分的气体检测模块。
通过采用上述技术方案,气体检测模块的设置,使机器人能够检测其周围环境的气体成分,从而根据需要在有害气体超标时进行报警。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.巡逻机器人能够获得自身较为准确的位置和周围环境较为准确的情况,从而方便了操作人员操作机器人和机器人自主动作;
2.人、车识别系统提高了机器人对巡逻场景的保护效果;
3.扬声器和拾音器的设置有利于巡逻机器人进行广播监事工作。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
图中,1、位置确定与环境构筑模块;2、人车识别模块;3、图像获取模块;4、广播监事模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1,一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,包括位置确定与环境构筑模块1、广播监事模块4、人车识别模块2、图像获取模块3以及通讯模块。
通讯模块耦接巡逻机器人的中央处理器且用于与遥控装置无线通讯连接,在本实施例中,遥控装置设置为平板电脑,工作人员能够通过平板电脑与中央处理器实现信息交互或向中央处理器发送命令。
图像获取模块3在本实施例中包括1路400W高清摄像机、2路200W星光级摄像机以及1路热红外成像仪,通过400W高清摄像机能够获取较为清晰的图像信号,通过200W星光级摄像机能够获取较为微弱的光信号,通过热红外成像仪能够在可见光微弱的夜间获取较为清晰的图像,从而使图像获取模块3在多种光线条件下均能够获取较为清晰的图像信息。
图像获取模块3耦接巡逻机器人的中央处理器且将图像信息传递至中央处理器,以服务于位置确定与环境构筑模块1和人车识别模块2,且中央处理器通过通讯模块将图像信息传递至平板电脑,以便操作人员观察巡逻机器人所在位置的图像。
位置确定与环境构筑模块1包括集成于中央处理器内的即时定位与地图构建模块、绝对定位模块、惯性导航模块、多层卷积神经网络以及耦接中央处理器的差分GPS天线和惯性元件。
即时定位与地图构建模块基于SLAM技术,巡逻机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和自身地图进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图,以实现巡逻机器人的自主定位和导航。
绝对定位模块是基于RTK(实时动态)载波相位差分技术对机器人在全球范围内的绝对定位,通过差分GPS天线实时获取巡逻机器人高精度的经纬度坐标。
惯性导航模块是利用惯性元件来测量巡逻机器人本身的加速度,经过积分和运算得到巡逻机器人的速度和移动路径。
多层卷积神经网络是巡逻机器人的学习算法,巡逻机器人在使用之前会对人体行为、移动障碍物等动作进行检测、识别与跟踪,从而使巡逻机器人能够根据特征识别人体、移动障碍物等,进而使巡逻机器人能够对其所处环境进行感知,并相应作出最优动作决策。
位置确定与环境构筑模块1通过巡逻机器人自身定位和构件地图,且通过差分GPS天线获取巡逻机器人实时位置,通过惯性元件获取机器人移动速度和路径,从而获得巡逻机器人较为准确的位置信息,构件信息较为丰富的增量式地图,同时,巡逻机器人本身还具有学习功能,使巡逻机器人能够自主判断所处环境信息以及环境中的动态物体,有利于地图固定场景的构筑。
广播监事模块4包括耦接中央处理器的扬声器和拾音器。扬声器用于输出工作人员通过遥控装置向中央处理器发送的语音信息且进行语音播报,同时,中央处理器内部还集成有文字语音转换模块,即工作人员能够在遥控装置输入文字信息,文字语音转换模块能够将文字信息转换成语音信息输出,进而进行语音播报。拾音器用于获取巡逻机器人所在区域的声音信息,并将该声音信息传输至中央处理器和通讯模块,同样的,拾音器所获得的声音信息也能够通过文字语音转换模块转换成文字,中央处理器内置有敏感词识别模块,能够对敏感词进行识别,从而起到监事的作用。同时,通过扬声器和拾音器也能够实现巡逻机器人端和遥控装置端的双向语音对讲,从而实现巡逻机器人端和遥控装置端的语音交流。
人车识别模块2包括集成于中央处理器内的动态非配合式人脸识别系统和Auto车牌识别系统。
动态非配合式人脸识别系统即采集处于动态的人员的面部信息而不需要被采集人员配合,其具有如下功能:
1 、自动高效准确识别人脸信息率高达95%以上;
2、支持局部检测,脸部遮挡60%检测检测成功率在80%以上;
3、支持小于等于45度角识别,每分钟识别速率大于600人;
4 、同时识别多个人脸信息,支持同时识别16人以上;
5 、支持批量导入人脸数据库,在人员密集场所,可以进行黑名单犯罪分子识别,联动报警。对于人员不密集场所,可以进行白名单保护,根据数据库,进行陌生人识别,联动报警到指挥中心。
Auto车牌识别系统通过图像采集并识别车牌的信息,其具有如下功能:
1、具有低速30kM/H以下档位和高速200KM/H以下档位,2个速度档位均能够满足车牌号识别;
2、能够批量导入车牌数据库,具有黑名单犯罪车牌识别报警,陌生车牌识别报警功能;
3 、能够进行多国车牌识别;
4 、能够根据工作人员制定的多种标准,如按照各类车辆,时间段,行驶方向等,建立不同类型的报告。
该自动化控制系统还包括耦接中央处理器且用于对巡逻机器人所在位置环境的气体成分进行气体检测的气体检测模块。
在本实施例中,为了保证主体气体检测模块和终端气体检测模块对相应区域的气体成分检测的完整性,主体气体检测模块和终端气体检测模块优选为SGA-100系列气体检测模块,从而实现对机器人附近多种有害气体含量的检测,如一氧化碳、二氧化硫等,并将有害气体的含量传输至中央处理器和遥控装置,且在有害气体含量超标时,中央处理器驱动扬声器报警,可以理解的,报警过程也可以是工作人员通过遥控装置控制的,且遥控装置的控制权限高于中央处理器自主报警的权限。
具体工作过程中:在巡逻机器人出厂时内部即输入多种人和可移动障碍物等的动态特征信息,以方便巡逻机器人对人或可移动障碍物的识别。
在使用巡逻机器人之前,工作人员需要先将平板电脑与巡逻机器人连接,然后根据地图设定巡逻机器人的路线或设定区域让巡逻机器人自主动作,由于位置确定与环境构筑模块1的存在巡逻机器人能够确定自身位置并在移动过程中自动识别周围环境信息以构建增量式地图,同时,也能够对人和可移动障碍物的特征作出进一步学习。
巡逻机器人端的语音和图像均能够传递至平板电脑以方便工作人员观察巡逻机器人端的状况,同时,工作人员在也能够通过平板电脑发送语音或输入文字以在巡逻机器人端进行语音播报从而进行政策宣传或语音警告,巡逻机器人端的语音信息传输至平板电脑,方便工作人员对现场语音进行监事。中央处理器也能够对巡逻机器人接收的语音信息中的敏感词进行自动识别并进行报警,从而方便了工作人员的监事。
人脸和车牌的识别功能能够在公共场所进行黑名单报警和在人员流动较少的场所进行白名单保护,从而减少了工作人员的工作量。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征是,包括中央处理器、耦接所述中央处理器且用于获取巡逻机器人所在区域的图像信息的图像获取模块(3)、用于获取巡逻机器人的准确位置和周围环境准确情况的位置确定与环境构筑模块(1)以及用于与遥控装置无线通讯连接的通讯模块;
所述位置确定与环境构筑模块(1)包括:
即时定位与地图构建模块,集成于所述中央处理器内部且基于SLAM技术用于机器人自身构建地图和自身定位;
绝对定位模块,集成于所述中央处理器内部且基于PTK载波相位差分技术获得机器人高精度的经纬度坐标;
差分GPS天线,耦接所述中央处理器且服务于所述绝对定位模块;
惯性导航模块,集成于所述中央处理器内部且用于机器人确定自身速度和位置;
惯性元件,耦接所述中央处理器且服务于惯性导航模块;
多卷积神经网络,集成于所述中央处理器内部且用于识别动态环境信息。
2.根据权利要求1所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述图像获取模块(3)包括1路400W高清摄像机、2路200W星光级摄像机以及1路热红外成像仪。
3.根据权利要求1所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述自动化控制系统还包括耦接中央处理器的扬声器和拾音器。
4.根据权利要求3所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述中央处理器内还集成有用于语音和文字相互转换的文字语音转换模块。
5.根据权利要求4所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述中央处理器内还集成设置有敏感词识别模块。
6.根据权利要求1所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述中央处理器内还集成设置有非动态配合式人脸识别系统。
7.根据权利要求1所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述中央处理器内还集成设置有车牌识别系统。
8.根据权利要求1所述的一种防爆自主巡检机器人的自动化控制系统,其特征在于:所述自动化控制系统还包括耦接中央处理器且用于检测巡逻机器人所在区域气体成分的气体检测模块。
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