CN112057004A - 一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统 - Google Patents

一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统，方法包括以下步骤：获取机身与幕墙间的距离；若距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物，若障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对障碍物进行清理；若距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离。提高了幕墙清洁的效率，在遇到障碍时及时发出警报并在清洁路径上进行标注，有利于幕墙清洁机器人的安全工作，并提高了幕墙清洁机器人对幕墙二次清洁时的效率。

Description

一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统
技术领域
本发明涉及幕墙机器人控制领域，具体涉及一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统。
背景技术
玻璃幕墙是当今世界流行的装饰材料之一，已经被广泛地作为各类建筑物的户外墙体来使用，使建筑物能够从不同的角度呈现出不同的色调，随光线的变化给人一种动态的美。但由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘和飞禽等的排泄物等会逐渐地附着在建筑物的幕墙的表面，从而影响幕墙的美观，因此对玻璃幕墙的清洁已经越来越受到人们的关注并逐渐形成了巨大的幕墙清洁市场。
在现有技术中，对玻璃幕墙的清洁主要还是采用人工的方式来完成，幕墙清洁机器人作为一种新兴的手段也逐渐流行开来；即将机器人通过悬吊设备悬吊至建筑物的待清理区域，由机器人对待清理区域进行清洁，此种方式存在的问题主要是机器人在清理路径中如果遇到障碍物会导致清理中断或造成机器人的损毁，影响清洁效率，严重时还会导致机器人从高空坠落，存在严重的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法及控制系统，用于解决幕墙清洁机器人在清洁过程中遇到障碍物时无法正常完成清洁工作的问题。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法，应用于幕墙清洁机器人，包括以下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物，若障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对障碍物进行清理；
若距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
有益效果：
通过对清洁路径上机身与幕墙间距离的监控，初步监测是否遇到障碍物，开启摄像头采集障碍物图像，对图像进行识别并判断障碍物类型，向终端发送障碍物信息，在清洁路径上进行标注，控制幕墙清洁机器人针对不同障碍物进行操作，本方法提高了幕墙清洁的效率，在遇到障碍时及时发出警报并在清洁路径上进行标注，有利于幕墙清洁机器人的安全工作，并提高了幕墙清洁机器人对幕墙二次清洁时的效率。
进一步的，还包括以下步骤：若障碍物类型无法识别，向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。有利于提高工作效率并保证幕墙清洁机器人的安全。
进一步的，还包括以下步骤：若清洁装置对障碍物进行清理时受阻，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物并向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。有利于幕墙清洁机器人的安全，防止机器人在操作过程中受损并防止受损严重时意外跌落。
本发明还提供了一种幕墙清洁机器人控制系统，包括用于获取距离的传感器、用于获取路径图像的摄像头、处理器和存储器，处理器执行存储在存储器中的程序指令以实现如下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物，若障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对障碍物进行清理；
若距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
有益效果：
本系统通过多种传感器对清洁路径上机身与幕墙间距离的监控，初步监测是否遇到障碍物，开启摄像头采集障碍物图像，处理器对图像进行识别并判断障碍物类型，处理器控制向终端发送障碍物信息，在清洁路径上进行标注，处理器控制幕墙清洁机器人针对不同障碍物进行操作，本系统提高了幕墙清洁的效率，在遇到障碍时及时发出警报并在清洁路径上进行标注，有利于幕墙清洁机器人的安全工作，并提高了幕墙清洁机器人对幕墙二次清洁时的效率。
进一步的，处理器还执行存储在存储器中的程序指令以实现如下步骤：若障碍物类型无法识别，向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。有利于提高工作效率并保证幕墙清洁机器人的安全。
进一步的，处理器还执行存储在存储器中的程序指令以实现如下步骤：若清洁装置对障碍物进行清理时受阻，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物并向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。有利于幕墙清洁机器人的安全，防止机器人在操作过程中受损并防止受损严重时意外跌落。
进一步的，传感器为光学传感器或声波传感器，光学传感器适用于反射性或折射性好的材质制成的幕墙，声波传感器适用于反射性或折射性差的材质制成的幕墙，多种传感器的组合有利于信息采集的准确性并增加了幕墙清洁机器人对不同工况的适用程度。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的控制系统示意图。
具体实施方式
本发明所提供的一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法，应用于幕墙清洁机器人，包括以下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物，若障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对障碍物进行清理；
若距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
本发明的方法实施例：
本发明所提供的方法的流程图如图1所示，幕墙清洁机器人开始工作前，首先确定其机身与幕墙的初始距离，该距离可以为幕墙清洁机器人开阔平坦的起始工作点时机身与幕墙的距离，或者为根据幕墙机器人的足具或行动装置提前人为测算的距离。幕墙机器人开始工作时，处理器控制传感器采集机身与幕墙间的距离，采集的数据返回处理器，处理器对该距离与初始距离进行比较，判断该距离是否小于初始距离，小于初始距离时，说明此时幕墙机器人前进路径上遇到了障碍物。
若该距离小于初始距离，处理器控制摄像头开启，以获取路径上障碍物的图像信息，然后将数据传输给处理器，处理器对采集到的图像进行判断，判断障碍物是否为墙体。若障碍物是墙体，处理器控制启动电机，电机控制幕墙清洁机器人的足具或行动装置相对于幕墙抬高机身或绕过障碍物，此时处理器还控制向与幕墙清洁机器人相距一定范围的终端发送障碍信息，其中障碍信息为遇到此墙体障碍物时的位置信息及该障碍物的类型信息即该障碍物为墙体。终端接收到幕墙清洁机器人发送的障碍信息后，在原有的清洁路径上对该障碍物点进行标记，标记内容为墙体。若障碍物不是墙体，处理器控制清洁装置对障碍物进行清理，若顺利清理，则向终端发送障碍信息，然后按原有的清洁路径继续对幕墙进行清洁。
若该距离不小于初始距离，则按原有的清洁路径继续对幕墙进行清洁，实时获取机身与幕墙间的距离并重复上述步骤。
上述实施例中，处理器的数量可以为一个或多个。采用多个处理器时，其中至少包括图像处理器GPU以用于对摄像头采集到的图像进行处理。
上述实施例中，若障碍物类型无法识别，处理器控制向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记，标记内容为待定区域。
上述实施例中，在判定障碍物为非墙体后，若清洁装置对障碍物进行清理时受阻，处理器控制启动电机以控制幕墙清洁机器人绕过障碍物并向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记，标记内容为不可清理。
上述实施例中，在进行机身与幕墙间的距离与初始距离的比较时，允许存在一定的误差，该误差值根据幕墙材质决定。
本发明还提供了一种幕墙清洁机器人控制系统，包括传感器、处理器和存储器，处理器执行存储在存储器中的程序指令以实现如下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过障碍物，若障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对障碍物进行清理；
若距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
本发明的控制系统实施例：
本发明所提供的控制系统示意图如图2所示，其中箭头方向为信号流。处理器执行存储在存储器中的指令以控制幕墙清洁机器人完成障碍物识别及清理；通信模块用于幕墙清洁机器人与终端的通信；电机由多个驱动电机组成，分别控制幕墙清洁机器人上需要进行移动的组件如足具或行动装置；传感器为用于测量机身与幕墙间距离的红外传感器或超声波传感器，传感器设置在幕墙清洁机器人的足具或行动装置相对于幕墙清洁机器人移动方向的前方，例如幕墙清洁机器人的机身向其移动方向伸出一个机械臂，传感器设置在机械臂的端部；摄像头设置为普通摄像头或常用的计算机视觉工具如双目摄像头。
本系统开始工作前，首先确定其机身与幕墙的初始距离，该距离可以为幕墙清洁机器人开阔平坦的起始工作点时机身与幕墙的距离，或者为根据幕墙机器人的足具或行动装置提前人为测算的距离。开始工作时，处理器控制传感器采集机身与幕墙间的距离，采集的数据返回处理器，处理器对该距离与初始距离进行比较，判断该距离是否小于初始距离，小于初始距离时，说明此时幕墙机器人前进路径上遇到了障碍物。
若该距离小于初始距离，处理器控制摄像头开启，以获取路径上障碍物的图像信息，然后将数据传输给处理器，处理器对采集到的图像进行判断，判断障碍物是否为墙体。若障碍物是墙体，处理器控制启动电机，电机控制幕墙清洁机器人的足具或行动装置相对于幕墙抬高机身或绕过障碍物，此时处理器还控制向与幕墙清洁机器人相距一定范围的终端发送障碍信息，其中障碍信息为遇到此墙体障碍物时的位置信息及该障碍物的类型信息即该障碍物为墙体。终端接收到幕墙清洁机器人发送的障碍信息后，在原有的清洁路径上对该障碍物点进行标记，标记内容为墙体。若障碍物不是墙体，处理器控制清洁装置对障碍物进行清理，若顺利清理，则向终端发送障碍信息，然后按原有的清洁路径继续对幕墙进行清洁。
若该距离不小于初始距离，则按原有的清洁路径继续对幕墙进行清洁，实时获取机身与幕墙间的距离并重复上述步骤。
上述实施例中，处理器的数量可以为一个或多个。采用多个处理器时，其中至少包括图像处理器GPU以用于对摄像头采集到的图像进行处理。
上述实施例中，传感器为用于测量机身与幕墙间距离的红外传感器或超声波传感器，其中红外传感器类属于光学传感器适用于反射性或折射性好的材质制成的幕墙；超声波传感器类属于声波传感器适用于反射性或折射性差的材质制成的幕墙，超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，若障碍物为活动物体，向终端发送报警信息。多种传感器的组合有利于信息采集的准确性并增加了幕墙清洁机器人对不同工况的适用程度。
上述实施例中，摄像头在采集到路径图像后，处理器或图像处理器GPU对图像进行预处理，提取特征，采用目标障碍识别模型对图像进行识别，获取识别结果；或者，运用机器学习算法对摄像头采集到的路径图像进行遍历，获取识别结果。
上述实施例中，终端可以是带有无线通信功能的电子设备，也可以是有线连接的电子设备，可以通过蓝牙或WiFi等方式与幕墙清洁机器人连接，以进行信息的接收和发送。
上述实施例中，清洁装置包括刮板和具有轴的滚动清洁轮。
上述实施例中，幕墙清洁机器人由设置在屋顶上的悬吊装置通过悬吊绳索悬吊在空中，开始工作前，将幕墙清洁机器人姿态调整到与幕墙相对平行且机身与幕墙存在一定距离。
上述实施例中，若障碍物类型无法识别，处理器控制向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记，标记内容为待定区域。
上述实施例中，在判定障碍物为非墙体后，若清洁装置对障碍物进行清理时受阻，处理器控制启动电机以控制幕墙清洁机器人绕过障碍物并向终端发送报警信息，终端接收到报警信息后，在路径上进行标记，标记内容为不可清理。
上述实施例中，在进行机身与幕墙间的距离与初始距离的比较时，允许存在一定的误差，该误差值根据幕墙材质决定。
上述实施例仅以一种具体的实施方式说明本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法，其特征在于，应用于幕墙清洁机器人，包括以下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若所述距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若所述障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过所述障碍物，若所述障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对所述障碍物进行清理；
若所述距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
所述初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，所述障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，所述墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
2.根据权利要求1所述的一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：
若障碍物类型无法识别，向所述终端发送报警信息，所述终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。
3.根据权利要求1或2所述的一种幕墙清洁机器人障碍物识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：
若清洁装置对所述障碍物进行清理时受阻，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过所述障碍物并向所述终端发送报警信息，所述终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。
4.一种幕墙清洁机器人控制系统，其特征在于，包括用于获取距离的传感器、用于获取路径图像的摄像头、处理器和存储器，所述处理器执行存储在所述存储器中的程序指令以实现如下步骤：
获取机身与幕墙间的距离；
若所述距离小于初始距离，获取路径图像，识别障碍物类型，向终端发送障碍信息，若所述障碍物类型为墙体，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过所述障碍物，若所述障碍物类型为非墙体，启动清洁装置对所述障碍物进行清理；
若所述距离等于初始距离，按路径继续清洁幕墙并实时获取机身与幕墙间的距离；
所述初始距离为幕墙清洁机器人刚开始工作时机身与幕墙间的距离或人为设定距离，所述障碍信息包括幕墙清洁机器人的位置信息及障碍物类型信息，所述墙体包括建筑物外立面及建筑物表面的装饰品。
5.根据权利要求4所述的一种幕墙清洁机器人控制系统，其特征在于，所述处理器还执行存储在所述存储器中的程序指令以实现如下步骤：
若障碍物类型无法识别，向所述终端发送报警信息，所述终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。
6.根据权利要求4或5所述的一种幕墙清洁机器人控制系统，其特征在于，所述处理器还执行存储在所述存储器中的程序指令以实现如下步骤：
若清洁装置对所述障碍物进行清理时受阻，启动电机控制幕墙清洁机器人绕过所述障碍物并向所述终端发送报警信息，所述终端接收到报警信息后，在路径上进行标记。
7.根据权利要求4或5所述的一种幕墙清洁机器人控制系统，其特征在于，所述传感器为光学传感器或声波传感器。
8.根据权利要求6所述的一种幕墙清洁机器人控制系统，其特征在于，所述传感器为光学传感器或声波传感器。
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