CN110497331A - 辅助隐患识别巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助隐患识别巡检机器人，属于工业安全技术领域，其技术方案要点是包括主机，主机设置有隐患识别系统，所述隐患识别系统包括：图像采集模块，所述图像采集模块用于采集周围环境的三维图像信息；图像识别模块，所述图像识别模块对图像采集模块采集的图像信息进行识别判断；图像学习模块，所述图像学习模块接收图像识别模块的识别信息数据，并根据识别数据智能调节辅助隐患识别巡检机器人的巡检；信息传输模块，所述信息传输模块用于将图像识别模块的识别结果传输给控制终端；解决了需要人工通过来进行查看判别是否存在安全隐患，其能够对隐患特征进行自动识别判断，并将判断结果输送给控制终端。

Description

辅助隐患识别巡检机器人

技术领域

本发明涉及工业安全技术领域，特别涉及一种辅助隐患识别巡检机器人。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

巡检机器人是工业机器人的一种，其广泛应用于电力行业和核工业行业等工业行业。主要应用场景是室外变电站高压输变电设备的固定线路巡查，这些场所属于危险场所，对人员长期工作会造成潜在的健康和安全危害，因此是巡检机器人的最早应用领域。以电力变电站巡检机器人为例，其结构运动原理大多是在四轮小车上加装磁循迹导航引导装置，其数据采集部分主要是靠红外和光学双摄像头把采集到的数据记录下来或无线发送给控制中心，然后通过控制中心对现场的环境进行检测。

在车间等场所的安全管理中，目前对设备的缺陷和隐患主要通过人工进行巡检，车间的工况复杂，巡检机器人并没有得到大规模的应用，部门用于车间巡检的巡检机器人其工作原理与电力变电站的结构运动原理大体相同，大都采用四轮小车上加装磁循迹导航引导装置，其数据采集部分主要是靠红外和光学双摄像头把采集到的数据记录下来或无线发送给控制中心，然后通过控制中心对现场的环境进行检测。

公开号为CN101254593A的中国发明专利申请文件公开了一种视觉导航的变电站巡检机器人，它包括：电机驱动的运载小车，安装在运载小车上与运载小车驱动器相连的计算机、与计算机相连的导航定位装置、无线网桥、与计算机相连接通过云台安装在运载小车上的变配电设备及电力线路检测装置、以及向机器人各单元供电的车载电源，机器人导航定位装置是与计算机连接的全景摄像机。

上述的视觉导航的变电站巡检机器人通过全景摄像机对周围的环境信息进行采集，并传递到计算机；但是在用于隐患巡检时，无法对设备工作是否存在隐患进行识别，仍需人工通过计算机终端来进行查看判别是否存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助隐患识别巡检机器人，能够对隐患特征进行自动识别判断，并将判断结果输送给控制终端。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种辅助隐患识别巡检机器人，包括主机，主机设置有隐患识别系统，所述隐患识别系统包括：

图像采集模块，所述图像采集模块用于采集周围环境的三维图像信息；

图像识别模块，所述图像识别模块对图像采集模块采集的图像信息进行识别判断；

图像学习模块，所述图像学习模块接收图像识别模块的识别信息数据，并根据识别数据智能调节辅助隐患识别巡检机器人的巡检；

信息传输模块，所述信息传输模块用于将图像识别模块的识别结果传输给控制终端。

通过采用上述方案，图像采集模块对周围环境进行三维图像信息采集；图像识别模块对图像采集模块采集的图像进行识别判断，并将判断信息传输给图像学习模块和信息传输模块；图像学习模块对接收图像识别模块的识别信息数据，对识别的隐患进行统计排序，加大隐患率高的物体的巡检频率；信息传输模块将图像识别模块识别判断的结果传输给控制终端，从而能够对车间等工作场所的隐患状况及时了解，进而及时排除安全隐患。

较佳的，所述图像采集模块包括摄像头，所述主机上设置有万向管，所述万向管一端规定在主机上，摄像头固定在万向管的另一端。

通过采用上述方案，摄像头通过万向管与主机相连，从而方便对摄像头的位置角度进行调节，进而满足更多工况的使用要求。

较佳的，所述图像识别模块包括：

隐患图像数据存储单元，所述隐患图像数据存储单元存储识别物体图像信息和识别物体上的隐患特征图像信息；

物体识别单元，所述物体识别单元将图像采集模块采集的三维图像信息与隐患图像数据存储单元中的识别物体图像信息进行对比，当三维图像信息满足识别要求时，进一步进行特征识别；

隐患特征识别单元，所述隐患特征识别单元对图像采集模块采集的识别物体的特征三维图像信息与隐患图像数据存储单元中的隐患特征图像信息进行对比，并将对比结果传输给图像学习模块和信息传输模块。

通过采用上述方案，通过物体识别单元、隐患特征识别单元对采集的三维图像数据与隐患图像数据存储单元中存储的识别物体和隐患特征的图像数据进行逐级对比，从而提高了隐患巡检的效率。

较佳的，所述图像识别模块还包括复检存储单元；所述复检存储单元存储有隐患特征图像信息且与隐患特征识别单元相连；所述隐患特征识别单元将采集的识别物体的特征三维图像信息与复检存储单元存储的隐患特征图像信息对比，并将对比结果与隐患图像数据存储单元对比结果进行对比，当对比结果一致时，执行原对比结果；当对比结果不一致时，隐患特征识别单元向信息传输模块发出错误信号。

通过采用上述方案，隐患特征识别单元与复检存储单元中存储的隐患特征图像信息进行二次对比分析，并与原来与隐患特征图像数据存储单元的对比结果进行对比；在两次对比结果不一致时发出错误信息，从而减小因隐患识别系统的故障而造成错检。

较佳的，所述图像学习模块包括：

逻辑排序单元，所述逻辑排序单元对隐患特征识别单元的识别判断结果进行统计排序，记录各识别物体的隐患个数，并根据隐患率的高低对识别物体巡检的优先级进行调整；

智能驱动单元，所述智能驱动单元根据逻辑排序单元的统计结果，对辅助隐患识别巡检机器人的巡检进行驱动，提高隐患率高的识别物体的巡检频率。

通过采用上述方案，通过逻辑排序单元和智能驱动单元差异化的对设备、场地进行巡检，对经常出现隐患的地方加强巡检力度，从而能够高效、智能的对巡检场所进行隐患排除。

较佳的，信息传输模块与控制终端之间采用无线传输。

通过采用上述方案，信息传输模块与控制终端之间采用无线传输的方式进行信息数据传输，从而辅助隐患识别巡检机器人能够适用于更多的工况，其受数据传输距离的影响较小。

较佳的，所述信息传输模块采用RS485无线传输模块。

通过采用上述方案，采用RS485无线传输模块241的无线传输设计方案，其通用性好，数据传输稳定，是巡检机器人无线传输的优选方案。

较佳的，所述隐患识别系统还包括GPS定位模块，所述GPS定位模块与图像识别模块和信息传输模块相连，当图像识别模块识别存在隐患时，GPS定位模块对隐患的位置进行定位，并将隐患位置信息传输给信息传输模块，信息传输模块将隐患位置信息传递给控制终端。

通过采用上述方案，GPS定位模块对隐患的位置进行定位，并将隐患定位的信息通过信息传输模块传输给控制终端,进而方便维护人员对隐患地点进行排查维修。

较佳的，辅助隐患识别巡检机器人还设置有有毒气体检测仪。

通过采用上述方案，辅助隐患机器人在巡检过程中能够对中周围的环境中有毒气体进行检测，当空气中存在有毒气体且有毒气体的浓度超过安全要求时，有毒气体检测仪发出警报，对周围人员进行示警。

较佳的，所述主机采用防爆外壳。

通过采用上述方案，主机采用防爆外壳，从而辅助隐患机器人能够适用于危险爆炸区域进行巡检作业，使其能够适用于更多的使用工况。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过物体识别单元、隐患特征识别单元对采集的三维图像数据与隐患图像数据存储单元中存储的识别物体和隐患特征的图像数据进行逐级对比，从而提高了隐患巡检的效率；

2.通过逻辑排序单元和智能驱动单元差异化的对设备、场地进行巡检，对经常出现隐患的地方加强巡检力度，从而能够高效、智能的对巡检场所进行隐患排除；

3.摄像头通过万向管连接在主机上，从而能够方便的对摄像头的位置和角度进行调节，进而使辅助隐患识别巡检机器人能够适用于更多的使用工况。

附图说明

图1为一种辅助隐患识别巡检机器人的结构示意图；

图2为隐患识别系统的结构功能框图；

图3为突出隐患识别系统各部分的功能框图；

图4为隐患识别系统进行隐患识别的流程图；

图5为辅助隐患识别巡检机器人与控制终端的信息传输示意图。

图中，1、主机；11、行走轮；12、万向管；2、隐患识别系统；21、图像采集模块；211、摄像头；22、图像识别模块；221、物体识别单元；222、隐患特征识别单元；223、隐患图像数据存储单元；224、复检存储单元；23、图像学习模块；231、逻辑排序单元；232、智能驱动单元；24、信息传输模块；241、RS485无线传输模块；25、GPS定位模块；3、有毒气体检测仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种辅助隐患识别巡检机器人，参照图1，包括主机1，主机1采用防爆外壳制作而成，能够在危险爆炸区域进行巡检作业。主机1底部设置有行走轮11，辅助隐患识别巡检机器人其结构运动原理与普通的电力变电站巡检机器人相同，通过磁循迹导航引导装置和电机对其进行运动控制，其具体结构和原理在此不在赘述。

参照图1，辅助隐患识别巡检机器人还设置有有毒气体检测仪3，通过有毒气体检测仪3的设置，辅助隐患机器人在巡检过程中能够对中周围的环境中有毒气体进行检测，当空气中存在有毒气体且有毒气体的浓度超过安全要求时，有毒气体检测仪3发出警报，对周围人员进行示警。

参照图1和图2，主机1内部设置有主机1设置有隐患识别系统2，隐患识别系统2包括图像采集模块21、图像识别模块22、图像学习模块23、信息传输模块24和GPS 定位模块。图像采集模块21用来在辅助隐患机器人在巡检过程中对周围的设备、场地等环境的三维图像信息进行采集，图像识别模块22对图像采集模块21采集的三维图像进行识别判断，判断周围的设备、场地等识别物体是否存在安全隐患；图像学习模块23能够对图像识别模块22识别的结果数据进行统计排序，然后智能驱动辅助隐患识别机器人进行巡检，将隐患率较高的识别物体的识别频率；信息传输模块24将图像识别模块22的识别判断的结果发送给控制终端，从而能够及时对安全隐患进行处理。GPS定位模块25与图像识别模块22和信息传输模块24相连，当图像识别模块22识别存在隐患时，GPS定位模块25对隐患的位置进行定位，并将隐患位置信息传输给信息传输模块24，信息传输模块24将隐患位置信息传递给控制终端。

参照图1，图像采集模块21包括摄像头211，主机1上设置有万向管12，万向管12的一端固定在主机1上，摄像头211固定在万向管12的一端上。摄像头211通过万向管12连接在主机1上，从而能够方便的对摄像头211的位置和角度进行调节，进而使辅助隐患识别巡检机器人能够适用于更多的使用工况。

参照图3和图4，图像识别模块22包括隐患图像数据存储单元223、物体识别单元221、隐患特征识别单元222和复检存储单元224。隐患图像数据存储单元223用于存储需要识别巡检的设备、场地等主体轮廓图像数据信息和识别物体的具体隐患特征的图像数据信息。物体识别单元221首先对摄像头211采集的物体与隐患图像存储单元中存储的识别物体的图像数据进行轮廓对比分析，判断其是否属于要巡检的识别物体；如果不是，终止对当前识别物体的三维图像数据采集，继续对周围的物体进行巡检。如果物体识别单元221判断当前采集的三维图像信息属于识别物体，则进一步激活隐患特征识别单元222进行工作，对识别物体的特征与隐患图像数据存储单元223中存储的隐患特征进行对比分析，从而判读当前识别物体是否存在安全隐患。复检存储单元224与隐患特征识别单元222相连，复检存储单元224存储有隐患特征图像信息；隐患特征识别单元222将采集的识别物体的特征三维图像信息与复检存储单元224存储的隐患特征图像信息对比，并将对比结果与隐患图像数据存储单元223对比结果进行对比，当对比结果一致时，将隐患特征识别单元222和隐患图像数据存储单元223的对比结果发送给信息传输模块24；当对比结果不一致时，隐患特征识别单元222向信息传输模块24发出错误信号。

参照图3和图4，图像学习模块23包括逻辑排序单元231和智能驱动单元232。逻辑排序单元231对隐患特征识别单元222的识别判断结果进行统计排序，记录各识别物体的隐患个数，根据隐患率的高低对识别物体巡检的优先级进行调整。智能驱动单元232根据逻辑排序单元231的统计结果，对辅助隐患识别巡检机器人的巡检进行驱动，提高隐患率高的识别物体的巡检频率。

参照图3和图5，信息传输模块24采用RS485无线传输模块241，采用RS485无线传输模块241的无线传输设计方案，其通用性好，数据传输稳定，是巡检机器人无线传输的优选方案。信息传输模块24将隐患特征识别单元222识别判断的结果发送给附近的无线路由器，通过互联网将隐患判断数据信息传输到控制终端。

具体操作方式如下：

将辅助隐患识别机器人置于车间等巡检场所进行巡检，通过摄像头211对其附近的环境的设备、场地灯物体进行三维图像数据采集。物体识别单元221首先将采集到的物体三维图像与隐患图像数据存储单元223中存储的识别物体进行对比；识别判断所采集的物体是否属于需要安检的识别物体；如果不是，终止对且其进行三维图像信息采集，对周围的物体继续进行三维图像信息采集；如果采集到的物体属于识别物体，则进一步激发隐患特征识别单元222进行识别。隐患特征识别单元222对摄像头211采集的识别物体的特征与隐患图像数据存储单元223中的隐患特征进行进一步对比识别，通过识别物体上的特征与隐患特征的对比进而对设备、场地等是否存在隐患进行判断分析。逻辑排序单元231会对图像识别模块22的识别结果进行存储统计，记录各识别物体的隐患个数，根据隐患率的高低对识别物体巡检的优先级进行调整；智能驱动单元232根据逻辑排序单元231的统计结果，对辅助隐患识别巡检机器人的巡检进行驱动，提高隐患率高的识别物体的巡检频率。信息传输模块24将图像识别单元的识别判断结果传递给附近的无线路由器，通过互联网将信息无线传输给控制终端，从而能够及时了解车间的隐患信息，及时排出安全隐患。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种辅助隐患识别巡检机器人,包括主机(1)，其特征在于，主机(1)设置有隐患识别系统(2)，所述隐患识别系统(2)包括：

图像采集模块(21)，所述图像采集模块(21)用于采集周围环境的三维图像信息；

图像识别模块(22)，所述图像识别模块(22)对图像采集模块(21)采集的图像信息进行识别判断；

图像学习模块(23)，所述图像学习模块(23)接收图像识别模块(22)的识别信息数据，并根据识别数据智能调节辅助隐患识别巡检机器人的巡检；

信息传输模块(24)，所述信息传输模块(24)用于将图像识别模块(22)的识别结果传输给控制终端。

2.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：所述图像采集模块(21)包括摄像头(211)，所述主机(1)上设置有万向管(12)，所述万向管(12)一端规定在主机(1)上，摄像头(211)固定在万向管(12)的另一端。

3.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于，所述图像识别模块(22)包括：

隐患图像数据存储单元(223)，所述隐患图像数据存储单元(223)存储识别物体图像信息和识别物体上的隐患特征图像信息；

物体识别单元(221)，所述物体识别单元(221)将图像采集模块(21)采集的三维图像信息与隐患图像数据存储单元(223)中的识别物体图像信息进行对比，当三维图像信息满足识别要求时，进一步进行特征识别；

隐患特征识别单元(222)，所述隐患特征识别单元(222)对图像采集模块(21)采集的识别物体的特征三维图像信息与隐患图像数据存储单元(223)中的隐患特征图像信息进行对比，并将对比结果传输给图像学习模块(23)和信息传输模块(24)。

4.根据权利要求3所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：所述图像识别模块(22)还包括复检存储单元(224)；所述复检存储单元(224)存储有隐患特征图像信息且与隐患特征识别单元(222)相连；所述隐患特征识别单元(222) 将采集的识别物体的特征三维图像信息与复检存储单元(224)存储的隐患特征图像信息对比，并将对比结果与隐患图像数据存储单元(223)对比结果进行对比，当对比结果一致时，执行原对比结果；当对比结果不一致时，隐患特征识别单元(222)向信息传输模块(24)发出错误信号。

5.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于，所述图像学习模块(23)包括：

逻辑排序单元(231)，所述逻辑排序单元(231)对隐患特征识别单元(222)的识别判断结果进行统计排序，记录各识别物体的隐患个数，并根据隐患率的高低对识别物体巡检的优先级进行调整；

智能驱动单元(232)，所述智能驱动单元(232)根据逻辑排序单元(231)的统计结果，对辅助隐患识别巡检机器人的巡检进行驱动，提高隐患率高的识别物体的巡检频率。

6.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：信息传输模块(24)与控制终端之间采用无线传输。

7.根据权利要求6所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：所述信息传输模块(24)采用RS485无线传输模块(241)。

8.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：所述隐患识别系统(2)还包括GPS定位模块(25)，所述GPS定位模块(25)与图像识别模块(22)和信息传输模块(24)相连，当图像识别模块(22)识别存在隐患时，GPS定位模块(25)对隐患的位置进行定位，并将隐患位置信息传输给信息传输模块(24)，信息传输模块(24)将隐患位置信息传递给控制终端。

9.根据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：辅助隐患识别巡检机器人还设置有有毒气体检测仪(3)。

10.据权利要求1所述的辅助隐患识别巡检机器人，其特征在于：所述主机(1)采用防爆外壳。