CN112130589A - 基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，包括以下步骤：(A)、通过无人机对室内环境和设施进行在线地图构建；(B)、对业主位置和钥匙位置在步骤构建的在线地图中进行标定，并生成业主位置和钥匙位置在在线地图中的坐标；(C)、无人机飞行至钥匙所处位置并对钥匙进行抓取；(D)、无人机飞行至在线地图中的窗户位置，无人机与窗户进行身份配对后，窗户开启，无人机飞出开启的窗户后，该窗户关闭；(E)、无人机携带钥匙飞行至业主所处位置。本发明的目的在于解决或至少减轻智能门锁出现故障而业主没带钥匙无法进入屋内的问题，提供一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法和系统。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居设备技术领域，尤其涉及一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法和系统。
背景技术
智能门锁是指区别于传统机械锁的基础上改进的，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化简便化的锁具。智能门锁是门禁系统中锁门的执行部件。智能门锁区别于传统机械锁,是具有安全性,便利性,先进技术的复合型锁具。
随着生活水平的提高，智能门锁的方便、安全、便捷特性使其在智能家居生活中越来越普及。智能门锁通过智能电路来判断开锁人的生物信息来控制门锁的开合，其电路结构较为复杂，目前智能门锁的可靠性低于传统的机械锁，因此大多数的智能门锁还保留有机械开锁结构。但是智能门锁在正常状态下无须钥匙即可开锁，业主一般不会随身携带钥匙。当出现故障时，业主无法进入屋内。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻智能门锁出现故障而业主没带钥匙无法进入屋内的问题，提供一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法和系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，包括以下步骤：
(A)、通过无人机对室内环境和设施进行在线地图构建；
(B)、对业主位置和钥匙位置在步骤构建的在线地图中进行标定，并生成业主位置和钥匙位置在在线地图中的坐标；
(C)、无人机飞行至钥匙所处位置并对钥匙进行抓取；
(D)、无人机飞行至在线地图中的窗户位置，无人机与窗户进行身份配对后，窗户开启，无人机飞出开启的窗户后，该窗户关闭；
(E)、无人机携带钥匙飞行至业主所处位置。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述步骤(A)中通过无人机在位移过程中即时定位进行在线地图构建。
优选的，所述在线地图构建的方法为将全局建图和局部建图进行融合构建，所述全局建图是无人机位移过程中其上的摄像头得到的所有区域的图像数据经过图像配准、点云拼接生成的点云地图，所述局部建图是无人机位于特定区域时其上的激光雷达生成的局部区域的激光数据进行滤波处理后生成的栅格地图，全局建图和局部建图的融合方式为松耦合方式。
优选的，所述全局建图构建过程中所用的摄像头为左右对称设置的两个，两个摄像头的对同一点的图像数据经过预处理后，进行矫正、立体校正、立体匹配后输出该点的视差图信息，基于视差图信息得到图像中该点对应的实际场景的三维信息，再结合获取该三维信息时无人机的姿态信息得到该点的实际坐标，将若干个点的实际坐标拼接后得到点云地图。
一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，包括：
无人机，用于构建在线地图和抓取、运送钥匙；
移动终端，用于控制整个系统和定位业主位置；本实施例中，移动终端为带有蓝牙功能的手机；
家居物联网系统，用于控制窗户的开合。
为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
优选的，所述移动终端和钥匙均设置有蓝牙信号发送装置，所述窗户设置有开合驱动机构，所述移动终端和无人机均连接至家居物联网系统。
优选的，所述无人机设置有机械臂，所述机械臂一端与无人机底部连接、另一端设置有机械手，机械臂包括纵向转动段和横向转动段，所述纵向转动段的数量不少于两个，相邻的纵向转动段之间纵向转动连接，位于上端的纵向转动段与无人机纵向转动连接，所述横向转动段上端与位于下端的纵向转动段下端水平转动连接。
优选的，所述无人机中部设置有探测组件，所述探测组件包括两个摄像头和一个激光雷达，两个所述摄像头对称设置于激光雷达的两侧；所述探测组件的数量为两组，两组探测组件分别位于无人机的前后两端。
优选的，所述无人机为设置有防护圈的旋翼式无人机，无人机的旋翼端部设置有永磁材质制成永磁段，所述防护圈与无人机固定连接且同轴套合于旋翼外侧，防护圈设置有电补偿组件，所述电补偿组件包括切割发电机构和变化发电机构，所述切割发电机构和变化发电机构均连接至无人机的蓄电池；
所述切割发电机构包括若干个纵向缠绕于防护圈的第一线圈，所述第一线圈与旋翼转轴之间的距离值至小于旋翼端部永磁段与旋翼转轴之间的距离值，第一线圈连接至蓄电池；本实施例中，第一线圈的数量为四个，四个第一线圈组成口字型。
所述变化发电机构包括若干个圆周阵列设置的导磁体，所述导磁体的一个端面径向朝向旋翼转轴且与旋翼端部的永磁段之间留有微小间隙，相邻的导磁体之间通过导磁线连接，所述导磁体的侧壁缠绕有第二线圈，所述第二线圈连接至蓄电池，导磁体、导磁线和第二线圈均镶嵌于防护圈内。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明设置有无人机，无人机能将带有信号发送装置的钥匙送至携带有移动终端的业主处；钥匙平时放置于屋内，不用随身携带，方便业主出行，当智能门锁出现故障时，无人机将钥匙带出，业主可用钥匙开门进屋。
本发明的无人机能同步定位和建图，无须在房间能设置定位传感器，能适用于各种环境。本发明采用双摄像头和激光雷达结合建图，同时提高了局部定位能力和全局定位能力，减小了累计误差，并且提高了鲁棒性；无人机在一般的路径仅靠双摄像头定位、建图，减少计算量，当处于抓取钥匙处及进出窗户处激光雷达进行融合构图，提高定位和构图的精确度，提高抓取的准确度和进出窗户的安全性，进而提高整体的适用性和稳定性。
本发明无人机的防护圈设置有电补偿组件，无人机的旋翼转动时，旋翼端部的永磁段使切割发电机构和变化发电机构产生电能，并存储至无人机的蓄电池中，为无人机的飞行和监测提供电能。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的无人机的结构示意图；
图3为本发明的机械臂的结构示意图；
图4为本发明的防护圈的结构示意图；
图5为本发明的防护圈的第一线圈处的结构剖视图；
图6为本发明的图5中A处的放大图；
图7为本发明的变化发电机构的结构示意图；
其中：1-无人机；2-机械臂；3-机械手；4-摄像头；5-激光雷达；6-旋翼；7-防护圈；8-第一线圈；9-导磁体；10-导磁线；11-第二线圈；201-纵向转动段；202-横向转动段。
具体实施方式
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-7所示，一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)、通过无人机1对室内环境和设施进行在线地图构建；通过无人机1在位移过程中即时定位进行在线地图构建；
(B)、对业主位置和钥匙位置在步骤A构建的在线地图中进行标定，并生成业主位置和钥匙位置在在线地图中的坐标；
(C)、无人机1飞行至钥匙所处位置并对钥匙进行抓取；
(D)、无人机1飞行至在线地图中的窗户位置，无人机1与窗户进行身份配对后，窗户开启，无人机1飞出开启的窗户后，该窗户关闭；
(E)、无人机1携带钥匙飞行至业主所处位置。
为了在抓取和进出窗户时定位精确的前提下减少计算量，在线地图构建的方法为将全局建图和局部建图进行融合构建，全局建图是无人机1位移过程中其上的摄像头4得到的所有区域的图像数据经过图像配准、点云拼接生成的点云地图，局部建图是无人机1位于特定区域时其上的激光雷达5生成的局部区域的激光数据进行滤波处理后生成的栅格地图，全局建图和局部建图的融合方式为松耦合方式，本实施例中，采用用贝叶斯融合方法实现局部地图融合及更新。
为了优化产品结构，本实施例中，全局建图构建过程中所用的摄像头4为左右对称设置的两个，两个摄像头4的对同一点的图像数据经过预处理后，进行矫正、立体校正、立体匹配后输出该点的视差图信息，基于视差图信息得到图像中该点对应的实际场景的三维信息，再结合获取该三维信息时无人机1的姿态信息得到该点的实际坐标，将若干个点的实际坐标拼接后得到点云地图。
一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，包括：
无人机1，用于构建在线地图和抓取、运送钥匙；
移动终端，用于控制整个系统和定位业主位置；
家居物联网系统，用于控制窗户的开合。
为了使移动终端和钥匙在构建的在线地图中定位，并且使无人机1飞出窗户，移动终端和钥匙均设置有信号发送装置，窗户设置有开合驱动机构，移动终端和无人机1均连接至家居物联网系统。
为了便于抓取钥匙和便于存放，，无人机1设置有机械臂2，机械臂2一端与无人机1底部连接、另一端设置有机械手3，机械臂2包括纵向转动段201和横向转动段202，纵向转动段201的数量不少于两个，相邻的纵向转动段201之间纵向转动连接，位于上端的纵向转动段201与无人机1纵向转动连接，横向转动段202上端与位于下端的纵向转动段201下端水平转动连接；存放时机械臂2的纵向转动段201能折叠在一起，减少存储空间。
无人机1中部设置有探测组件，探测组件包括两个摄像头4和一个激光雷达5，两个摄像头4对称设置于激光雷达5的两侧；探测组件的数量为两组，两组探测组件分别位于无人机1的前后两端；本实施例中，摄像头4采用消费级别的网络摄像头，激光雷达5采用品牌为北醒、型号为TFmini Plus的激光雷达传感器；本实施例利用多个激光雷达5和摄像头4进行自动标定，首先采用基于视觉SLAM的自动校准方法，并使用光束法平差来恢复摄像机的内部和外部参数，然后进行回环，从激光雷达5帧中提取线特征，并用聚类算法分组进行激光雷达5校准。
为了保证无人机1有足够的电能，同时使柴油发动机的无人机1能适用于本系统，无人机1为设置有防护圈7的旋翼6式无人机1，无人机1的旋翼6端部设置有永磁材质制成永磁段，防护圈7与无人机1固定连接且同轴套合于旋翼6外侧，防护圈7设置有电补偿组件，电补偿组件包括切割发电机构和变化发电机构，切割发电机构和变化发电机构均连接至无人机1的蓄电池；
切割发电机构包括若干个纵向缠绕于防护圈7的第一线圈8，第一线圈8与旋翼6转轴之间的距离值至小于旋翼6端部永磁段与旋翼6转轴之间的距离值，第一线圈8连接至蓄电池；旋翼6端部的永磁段的磁场被第一线圈8切割进而产生电能；
变化发电机构包括若干个圆周阵列设置的导磁体9，导磁体9的一个端面径向朝向旋翼6转轴且与旋翼6端部的永磁段之间留有微小间隙，相邻的导磁体9之间通过导磁线10连接，导磁体9的侧壁缠绕有第二线圈11，第二线圈11连接至蓄电池，导磁体9、导磁线10和第二线圈11均镶嵌于防护圈7内；永磁段与导磁体9的位置不断变化，导磁体9的被永磁段导磁时产生的磁场强度也不断变化，因此缠绕在导磁体9上的第二线圈11上生成电流。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)、通过无人机(1)对室内环境和设施进行在线地图构建；
(B)、对业主位置和钥匙位置在步骤(A)构建的在线地图中进行标定，并生成业主位置和钥匙位置在在线地图中的坐标；
(C)、无人机(1)飞行至钥匙所处位置并对钥匙进行抓取；
(D)、无人机(1)飞行至在线地图中的窗户位置，无人机(1)与窗户进行身份配对后，窗户开启，无人机(1)飞出开启的窗户后，该窗户关闭；
(E)、无人机(1)携带钥匙飞行至业主所处位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，其特征在于，所述步骤(A)中通过无人机(1)在位移过程中即时定位进行在线地图构建。
3.根据权利要求2所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，其特征在于，所述在线地图构建的方法为将全局建图和局部建图进行融合构建，所述全局建图是无人机(1)位移过程中其上的摄像头(4)得到的所有区域的图像数据经过图像配准、点云拼接生成的点云地图，所述局部建图是无人机(1)位于特定区域时其上的激光雷达(5)生成的局部区域的激光数据进行滤波处理后生成的栅格地图，全局建图和局部建图的融合方式为松耦合方式。
4.根据权利要求3所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取方法，其特征在于，所述全局建图构建过程中所用的摄像头(4)为左右对称设置的两个，两个摄像头(4)的对同一点的图像数据经过预处理后，进行矫正、立体校正、立体匹配后输出该点的视差图信息，基于视差图信息得到图像中该点对应的实际场景的三维信息，再结合获取该三维信息时无人机(1)的姿态信息得到该点的实际坐标，将若干个点的实际坐标拼接后得到点云地图。
5.一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，其特征在于，包括：
无人机(1)，用于构建在线地图和抓取、运送钥匙；
移动终端，用于控制整个系统和定位业主位置；
家居物联网系统，用于控制窗户的开合。
6.根据权利要求5所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，其特征在于，所述移动终端和钥匙均设置有信号发送装置，所述窗户设置有开合驱动机构，所述移动终端和无人机(1)均连接至家居物联网系统。
7.根据权利要求5所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，其特征在于，所述无人机(1)设置有机械臂(2)，所述机械臂(2)一端与无人机(1)底部连接、另一端设置有机械手(3)，机械臂(2)包括纵向转动段(201)和横向转动段(202)，所述纵向转动段(201)的数量不少于两个，相邻的纵向转动段(201)之间纵向转动连接，位于上端的纵向转动段(201)与无人机(1)纵向转动连接，所述横向转动段(202)上端与位于下端的纵向转动段(201)下端水平转动连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，其特征在于，所述无人机(1)中部设置有探测组件，所述探测组件包括两个摄像头(4)和一个激光雷达(5)，两个所述摄像头(4)对称设置于激光雷达(5)的两侧；所述探测组件的数量为两组，两组探测组件分别位于无人机(1)的前后两端。
9.根据权利要求5所述的一种基于地图构建和精确寻址的智能门锁钥匙获取系统，其特征在于，所述无人机(1)为设置有防护圈(7)的旋翼(6)式无人机(1)，无人机(1)的旋翼(6)端部设置有永磁材质制成永磁段，所述防护圈(7)与无人机(1)固定连接且同轴套合于旋翼(6)外侧，防护圈(7)设置有电补偿组件，所述电补偿组件包括切割发电机构和变化发电机构，所述切割发电机构和变化发电机构均连接至无人机(1)的蓄电池；
所述切割发电机构包括若干个纵向缠绕于防护圈(7)的第一线圈(8)，所述第一线圈(8)与旋翼(6)转轴之间的距离值至小于旋翼(6)端部永磁段与旋翼(6)转轴之间的距离值，第一线圈(8)连接至蓄电池；
所述变化发电机构包括若干个圆周阵列设置的导磁体(9)，所述导磁体(9)的一个端面径向朝向旋翼(6)转轴且与旋翼(6)端部的永磁段之间留有微小间隙，相邻的导磁体(9)之间通过导磁线(10)连接，所述导磁体(9)的侧壁缠绕有第二线圈(11)，所述第二线圈(11)连接至蓄电池，导磁体(9)、导磁线(10)和第二线圈(11)均镶嵌于防护圈(7)内。
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2020
- 2020-09-22 CN CN202011004828.6A patent/CN112130589B/zh active Active
Patent Citations (5)
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 谢斌: "未知环境中无人机适航地图构建与地面目标跟踪", 《浙江大学学报》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112130589B (zh) | 2022-09-09 |
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