CN111624991A - 一种消防机器人在窄巷中行驶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距；实时调整行驶方向，使得左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回。这种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法，能避免机器人在在窄巷中行驶类空间时，磕碰到两侧的墙壁或障碍物，使得机器人可以高效顺利地通过窄巷，也防止了机器人上的精密设备损坏，将维修成本控制在合理范围内。

Description

一种消防机器人在窄巷中行驶的方法

技术领域

本发明涉及消防领域，尤其是一种消防机器人在窄巷中行驶的方法。

背景技术

在现代消防救援行动中，经常会使用到机械电子设备来做一些辅助救援工作。其中，受灾现场废墟比较复杂，有些位置空间狭小且有害物(烟雾、灰尘和一氧化碳第)含量高，救援人员难以进入，也很难保证救援人员的人身安全和救援行动的展开。为了更好地通过和进入窄巷类狭小空间中开展救援工作，现有一些机器人可以进入灾难现场，进行寻找和救援行动，这些机器人上一般配备有许多精密设备模组用于实现搜救与救援的目的。但是目前用于狭窄通道的机器人，一般致力于如何尽量将设备的体积减小，但是实际上由于技术、生产工艺、成本方面的限制，大部分在消防现场中使用的机器人的体积难以做到足够小，因此当机器人行驶在窄巷类的狭小空间时会遇到一些困难，例如易与两侧的墙壁或障碍物磕碰，造成行驶困难，机器人上的精密设备也容易损坏，既限制了行进的速率也提高了维修保养的成本，不利于这类机器人的推广使用。

发明内容

本发明目的在于针对上述背景技术中存在的问题，提供一种消防机器人在窄巷中行驶的方法，能避免机器人在窄巷类空间中行驶时，磕碰到两侧的墙壁或障碍物，可以更高效地从中通过，也防止了机器人上的精密设备损坏，将维修成本控制在合理范围内。

为了达到上述目的，本发明的技术方案有：

一种消防机器人在窄巷中行驶的方法，包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回。

进一步地，所述指令动作包括下述动作中的一种或任意组合：采用手动控制方式控制机器人行驶、机器人减速自动行驶和机器人原路返回。

进一步地，在机器人行驶时，还包括如下步骤：实时调整行驶的方向，使得所述左前距离与右前距离相等，所述左后距离与右后距离相等。

进一步地，在机器人行驶时，还包括如下步骤：

当所述左前距离变大、右后距离变小，且右前距离变大、左后距离变小时，判断当前路段为右转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向右偏转；

当所述左前距离变小、右后距离变大，且右前距离变小、左后距离变大时，判断当前路段为左转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向左偏转。

进一步地，还包括如下步骤：获取机器人周围的实时视频画面，为后台下达指令提供参考；所述实时视频画面通过摄像头组来获取，所述摄像头组包括安装于机器人两侧与前端的多个摄像头。

进一步地，所述摄像头组可以获取机器人周围360°、2米内的视频画面，所述视频画面被全景拼接后展示。

进一步地，所述实时间距通过安装在机器人上的超声波雷达组来获取，所述超声波雷达组包括安装于机器人两侧的多个超声波雷达。

进一步地，通过无线通信模块实现机器人与后台的通讯与数据传输。

进一步地，所述预设值为3-7cm。

进一步地，记录机器人的行驶轨迹，所述行驶轨迹可供下一台机器人通过时直接调用并沿所述行驶轨迹行驶。

本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法，能自动根据自身离两侧前后障碍物的距离判断是否停止行动，只有在后台下达进一步的指令之后才会进行下一步的指令动作，使得机器人在行驶时不会剐蹭磕碰到两侧的障碍物，可以安全顺利地在小巷中行驶，避免了贸然前进对机器人上精密设备的损坏。机器人还可以调整自身距离两侧的距离相等使得自身行驶在窄巷的正中央，且能判断窄巷的转向方向及时调整自身的行驶方向，更加不容易发生磕碰现象。此外还设有超声波雷达组和摄像头组来随时反映机器人周边的情况，帮助后台在机器人因为两侧距离不足时可以很好地发出指令，以便转化为手动控制机器人行驶或根据实际情况停机。

附图说明

图1为本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法实施例一的流程图；

图2为本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法实施例二的流程图；

图3为本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法实施例三的流程图；

图4为本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法实施例四的流程图；

具体实施方式

结合附图说明对本发明的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法进行详细的描述，以对本发明的保护范围进行解释和说明。

实施例一

图1为本发明实施例一所提供的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法，该方法包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；

当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回。

一般而言需要机器人代替人进入窄巷类的空间执行任务时，这些空间一般暂时不适合人类直接进入，因此机器人进入后需要具备消防人员的至少一部分功能。例如：有些机器人为侦查类机器人，用于侦查窄巷中是否有安全隐患(高热或毒气等)；有些机器人用于搜寻是否有生命迹象，确认有之后消防人员再进行下一步操作等。因此无论是肩负何种责任的救援机器人，其上都会配备相应的精密设备用于完成相应的任务，而且这些设备的购买、装配、维修更换的价格相对较高，而且要求的专业程度较高，因此若在使用过程中容易遭到损坏，高昂的成本将会限制这类机器人的推广使用。

因此，发明人在考虑到上述原因以及窄巷类的空间一些共通的特点，发明了本方法。窄巷类空间中至少两侧是墙壁或者其它障碍物，机器人需要能够避开两侧的障碍物从中间穿过，才能安全的通过。本实施方式中，机器人在窄巷中行驶时，会实时检测获得自身距离两侧障碍物之间的实时间距，并且将间距细分为左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，从机器人的各个角度来检测距离两侧障碍物的距离，防止因为机器人在窄巷的路中间行驶时车身歪斜造成的误判。机器人会调整自身行驶的方向使得这些实时间距均在预设值以上，只有实在无法调整了，左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人才会刹车并向后台发出提醒。其中预设值是预先设定的安全值，当小于这个值时，机器人就可能与两侧的障碍物发生磕碰损坏；只有大于这个值时机器人在窄巷中的行驶才是安全的。在机器人停止行驶之后，后台的后台会针对实际情况下达下一步的指令，再进行相应的指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回，避免贸然行驶前进对机器人的损坏。

后台可能做出的指令可能为：当机器人周围情况较为复杂且距离很小时，切换机器人的自动行驶方式为手动控制方式，来控制机器人行驶来实现更加复杂的行驶方式；或机器人周围完全不适合继续行驶前进时原路返回或直接关机等待工作人员采用其它方式带出；或后台确认情况不足以造成更大的影响，可以做出机器人减速后继续行驶的指令，以便取得更大的救援意义。以上指令都是基于实际救援行动中可能发生的情况可能做出的，处于同样目的的其它指令也应属于此类情况。

在上述实施例的基础上，作为优选的实施方式，所述预设值可为3-7cm，优选5cm。一般而言，这个距离就算行驶的路上有一些小的颠簸左右摇晃也不容易撞到两侧的障碍物。而且不会因为预设值太大使得机器人可以进入的窄巷宽度收到很大的限制。

实施例二

如图2所示的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法，该方法包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；

实时调整行驶的方向，使得所述左前距离与右前距离相等，所述左后距离与右后距离相等；

当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回。

在本实施例中，当中间可通过的路较宽时，能实时调整机器人行驶的方式，使得所述左前距离与右前距离相等，所述左后距离与右后距离相等，从而保证机器人在行驶时可以一直行驶在路的正中央，使得窄巷行驶更加安全，且不易被消防现场中两侧障碍物上可能掉落的砖块等坠物砸中，更加安全。

后台可能做出的指令可能为：当机器人周围情况较为复杂且距离很小时，切换机器人的自动行驶方式为手动控制方式，来控制机器人行驶来实现更加复杂的行驶方式；或机器人周围完全不适合继续行驶前进时原路返回或直接关机等待工作人员采用其它方式带出；或后台确认情况不足以造成更大的影响，可以做出机器人减速后继续行驶的指令，以便取得更大的救援意义。以上指令都是基于实际救援行动中可能发生的情况可能做出的，处于同样目的的其它指令也应属于此类情况。

实施例三

在图3中为本发明实施例3中的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法的流程框图，包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；

当所述左前距离变大、右后距离变小，且右前距离变大、左后距离变小时，判断当前路段为右转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向右偏转；当所述左前距离变小、右后距离变大，且右前距离变小、左后距离变大时，判断当前路段为左转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向左偏转。

在本实施例中，窄巷道路出现转弯的情况时如何应对做了进一步地说明，由于窄巷中的转弯具有两侧的障碍物，若是不及时转弯容易造成撞车事故，因此，在本方法中通过机器人左右两侧前后间距的变化来判断是否为转弯，且能判断转弯的方向，而非直路上一般的宽度变化，从而可以及时对机器人的行驶方向做出调整，更加保证了机器人的安全。

实施例四

在图4中为本发明实施例3中的一种救援消防机器人在窄巷中行驶的方法的流程框图，包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；

当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回；

记录本台机器人的行驶轨迹，下一台机器人在行驶之前先检测是否有可用的轨迹，若有则直接调用并沿所述行驶轨迹行驶。

机器人的行驶轨迹会被记录下来，所述行驶轨迹可供下一台机器人通过时直接调用并沿所述行驶轨迹行驶。在实际使用机器人的场景中，一台机器人很多情况下是无法完成所有任务的，需要多台机器人配合，因此当第一台机器人顺利通过之后，将其行驶的轨迹记录下来，下一台机器人就可以直接按照这一轨迹通过，特别是前一台机器人经过手动控制通过的情况下，后一台机器人无需再次切换为手动控制，可以直接沿着前一台机器人的轨迹自动行驶即可，提高了多台机器人通过统一路线时的效率，节省出宝贵的救援时间。

在上述实施例中，作为优选的实施方式，采用安装在机器人上的超声波雷达组来获取左前间距、左后间距、右前间距和右后间距，所述超声波雷达组包括安装于机器人两侧的多个超声波雷达。在机器人行驶的过程中，一般是默认按照直线行走的，但是需要通过的窄巷不一定是直线型的，因此在行驶过程中很可能会发生机器人在道路的一侧行驶的情况。超声波雷达是一种常见的传感器，其可以通过超声波发射装置向外发出超声波，通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离，一般而言，频率越高灵敏度越高，还具有防水防尘、精度高的优点。在机器人上配备超声波雷达组，可以将机器人两侧、甚至前后上下的障碍物距离自身的距离精确快速地检测出来。

在上述实施例中，作为优选的实施方式，机器在窄巷中行驶时，还包括如下步骤：获取机器人周围的实时视频画面，为后台下达指令提供参考；所述实时视频画面通过摄像头组来获取，所述摄像头组包括安装于机器人两侧与前端的多个摄像头，获取的视频画面可以展示在后台中，后台通过平板电脑上与机器人相连的APP来展示视频画面。所述摄像头组可以获取机器人周围360°、2米内的视频画面，所述视频画面被全景拼接后展示。比起超声波雷达组只能获得相对间接的数字数据，摄像头组能更直观的反映处机器人四周的实际情况，在机器人通过雷达检测到两侧的距离小于预设值时，证明机器人正处于很狭窄的通道内，为了避免机器人强行通过对自身造成损伤，此时需要后台通过核实摄像头组获取的视频画面来决定下一步的操作。机器人周围360°、2米内的视频画面被全景拼接后展示出来，给操作者全方位的展示机器人所处的环境，能形成一个完全的视频画面，从而很好的避免视觉盲区引起的误指挥。

在上述实施例中，作为优选的实施方式，通过无线通信模块实现机器人与后台的通讯与数据传输，此处的无线通信模块可以选用本领域常用的通信模块，例如蓝牙模块、wifi模块、4G模块、lora通信模块等，其中信号传输时选择的优先级顺序为：数字数据优选lora通信模块，视频图像优选wifi模块。机器人在行驶过程中需要将获取的实时间距、视频图像等信息传输给后台，后台也需要将指令传达给机器人，采用无线通信模块比有线传输更加方便，且现有的各种无线传输技术已经具备相当的稳定性，可以达到所需的通讯和数据传输要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种消防机器人在窄巷中行驶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

机器人自动行驶时获取自身与两侧障碍物之间的实时间距，所述实时间距包括左前间距、左后间距、右前间距和右后间距；以机器人行驶的方向为正前方，所述左前间距为机器人前半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述左后间距为机器人后半部分的左侧与左侧障碍物之间的距离，所述右前间距为机器人的前半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离，所述右后间距为机器人的后半部分的右侧与右侧障碍物之间的距离；

实时调整行驶方向，使得所述左前间距、左后间距、右前间距和右后间距保持在预设值以上；当左前间距、左后间距、右前间距和右后间距均小于所述预设值时，机器人刹车并向后台发出提醒，在收到后台对机器人下达的指令后执行指令动作，使得机器人继续行驶、原地待命或返回。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指令动作包括下述动作中的一种或两种以上任意组合：采用手动控制方式控制机器人行驶、机器人减速自动行驶和机器人原路返回。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在机器人行驶时，还包括如下步骤：实时调整行驶的方向，使得所述左前距离与右前距离相等，所述左后距离与右后距离相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在机器人行驶时，还包括如下步骤：

当所述左前距离变大、右后距离变小，且右前距离变大、左后距离变小时，判断当前路段为右转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向右偏转；

当所述左前距离变小、右后距离变大，且右前距离变小、左后距离变大时，判断当前路段为左转弯路段，此时调整机器人的行驶方向向左偏转。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：获取机器人周围的实时视频画面，为后台下达指令提供参考；所述实时视频画面通过摄像头组来获取，所述摄像头组包括安装于机器人两侧与前端的多个摄像头。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述摄像头组可以获取机器人周围360°、2米内的视频画面，所述视频画面被全景拼接后展示。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时间距通过安装在机器人上的超声波雷达组来获取，所述超声波雷达组包括安装于机器人两侧的多个超声波雷达。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过无线通信模块实现机器人与后台的通讯与数据传输。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设值为3-7cm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：记录机器人的行驶轨迹，所述行驶轨迹可供下一台机器人通过时直接调用并沿所述行驶轨迹行驶。

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