CN113190005A - 一种模块化小型侦察机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化小型侦察机器人，包括：距离传感器模块、遥控操作模块和速度限制模块，所述速度限制模块包括：热成像模块、图像比对模块和数据处理模块，所述距离传感器模块，一方面测量侦察机器人自身与侦察目标的距离S1，另一方面对周边是否存有障碍物进行判断，并测量侦察机器人自身距离障碍物的距离S2；所述遥控操作模块，用于对侦察机器人的行动轨迹进行控制。本发明不仅自动对周边的障碍物进行判断并采取相应措施，还能够从多方面因素进行综合分析，对自身限速进行控制，进而针对不同的情况，对侦察机器人采用不同的行驶限速，避免惊动周边物体或观察目标，从而导致自身暴露。

Description

一种模块化小型侦察机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种模块化小型侦察机器人。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，机器人逐渐走进人们的生活中，并在其中逐渐扮演着越来越重要的地位。现实生活中，对与一些危险地形，人们难以了解，但是有了侦察机器人后，人们可以通过操控侦察机器人，来对周边环境进行观察，但是由于操控这采用的机器人的视角，因此有时无法对周边的障碍物进行有效判断，同时由于侦察机器人在移动时会发生声响，且移动速度越快，发出的声响越大，进而惊动周边动物或观察目标，导致自身暴露。

针对上述情况，我们需要一种模块化小型侦察机器人，不仅自动对周边的障碍物进行判断并采取相应措施，还能够从多方面因素进行综合分析，对自身限速进行控制，进而针对不同的情况，对侦察机器人采用不同的行驶限速，避免惊动周边物体或观察目标，从而导致自身暴露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化小型侦察机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种模块化小型侦察机器人，包括：距离传感器模块、遥控操作模块和速度限制模块，所述速度限制模块包括：热成像模块、图像比对模块和数据处理模块，

所述距离传感器模块，一方面测量侦察机器人自身与侦察目标的距离S1，另一方面对周边是否存有障碍物进行判断，并测量侦察机器人自身距离障碍物的距离S2；

所述遥控操作模块，用于对侦察机器人的行动轨迹进行控制；

所述热成像模块，对周边环境进行热成像采集，并对采集的数据进行实时分析；

所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，将结果与第一预设值进行比较，

当热成像模块分析的结果大于等于第一预设值时，则进行图像采集，

当热成像模块分析的结果小于第一预设值时，则不对图像进行采集，

在对图像进行采集后，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理的数据与对比数据库进行匹配；

所述数据处理模块，根据距离传感器模块中侦察机器人自身与侦察目标的距离、图像对比模块中最终的匹配结果对侦察机器人的速度进行限制，求取机器人移动时的限速。

本发明通过各个模块的协同合作，共同实现对障碍物的判断及对移动速度的限制功能，距离传感器模块通过对周边的障碍物进行判断，并根据判断结果执行相应的措施，遥控操作模块主要是通过操控者对侦察机器人进行控制，热成像模块对周边环境进行采集，并根据对温度的分析结果，判断是否需要执行图像对比模块，图像对比模块主要用于对周边环境记性图像采集，并对采集的图像进行分析，与对比数据库比较，匹配出对应的物体类别，数据处理模块主要是根据上述模块采集的数据进行综合分析，代入对应的计算公式，求取侦察机器人相应的限速。

进一步的，所述距离传感器模块包括定位单元和障碍物检测单元，

所述定位单元通过该单元内部的定位传感器对自身位置进行定位，并根据自身定位及侦察目标位置计算两者之间的距离S1；

所述障碍物检测单元通过该单元内部的超声波发射传感器向周围每隔第一单位时间发射一次超声波信号，然后通过判断超声波发射传感器发射信号后的第二单位时间内，分布于该侦察机器人正前方及正后方的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物。

本发明距离传感器模块根据模块内的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物的。

进一步的，若所述障碍物检测单元判定存在障碍物时，则获取该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2，

所述该障碍物相对于该侦察机器人位置所在的方向是通过该侦察机器人上接收到超声波信号的超声波传感器的位置进行判断的，不同位置的超声波接收传感器对应的障碍物方向不同，

所述该障碍物相对于该侦察机器人当前位置的距离S2是通过从超声波发射传感器发射超声波信号到超声波接收传感器接收到反馈信号的时间t来计算的，因为超声波在空气中的传播速度为340m/s，即S2＝340·t/2，

对该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2进行判断，

当S2小于等于第二预设值时，则判定周边存在的障碍物对该侦察机器人有影响，同时对该侦察机器人的可移动方向进行限制，遥控操作模块无法控制该侦察机器人向该障碍物所在方向进行移动，但其它方向不受限制，可以正常控制，

当S2大于第二预设值时，则判定数据正常。

本发明障碍物检测单元通过接收到反馈信号的超声波接收传感器的位置来判断障碍物的方向，通过接收到反馈信号的时间来计算该侦察机器人距离该障碍物的距离S2。

进一步的，所述热成像模块包括热成像传感器，所述热成像传感器检测的是物体的辐射能量，但因为其辐射能量与物体温度的四次方成正比，因此可以通过热成像模块间接获取周围环境的温度，

计算同一时间内热成像模块获取的周围环境的温度信息，将计算的温度信息与预制的温度区间进行匹配，统计各个温度区间中的个数A，通过将A值与第三预设值进行对比，判断各个温度区间的有效性，

当A大于等于第三预设值时，则该A对应的温度区间有效，

当A小于第三预设值时，则该A对应的温度区间无效，

统计所有有效温度区间，并计算各个有效温度区间中对应温度数据的平均值D，提取所有D值中的最大值与最小值，计算最大值与最小值的差值C。

本发明热成像模块通过人成像传感器检测周围环境中物体的辐射能量，利用辐射能量与温度的关系，进而求出周边环境的温度，然后对温度进行划分，并判断温度区间的有效性，是为了防止因传感器误差导致获取的个别数据出现偏差，判断温度区间的有效性，能够对获取的温度进行筛选，排除个别因传感器出现偏差的数据，使数据分析的准确度提升。

进一步的，所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，即差值C，将C与第一预设值进行比较，

当C小于第一预设值时，则判定周环境正常，无需通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集；

当C大于等于第一预设值时，则判定周围环境异常，需要通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集，所述图像采集的目标为热成像模块平均值D最大的有效温度区间中与最大D值最接近的温度数据对应的物体，同时需要通过距离传感器模块测量侦察机器人自身与该物体的距离S3，

对采集的目标图像进行数据处理，计算图像中各个像素点的R、G、B值，分别计算相邻两像素点内对应R、G、B值差值的绝对值k1、k2、k3，计算k1、k2、k3三者的和k4，将k4与第四预设值比较，

当k4小于第四预设时，则数据正常，

当k4大于等于第四预设值时，则对这两个像素点进行标记，

统计图像中所有标记的像素点的相对位置及所有标记的像素点构成的轮廓，将所得轮廓与对比数据库中的对比数据进行比较，判断该轮廓对应的物体类别，并根据物体的类别，与对比数据库进一步比较，判断该物体类别是否为活动动静大的物体类别。

本发明图像对比模块先判断是否需要进行图像采集，然后对采集的图像进行分析，通过相邻两个像素点对应的R、G、B值差值的绝对值之和，来判断两个像素点之间的差别大小，通过对差别大于第四预设值的像素点进行标记，获取标记像素点对应的轮廓，进而通过将所得轮廓与对比数据进行比较，判断出该轮廓对应的物体类别。

进一步的，所述图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中的对比数据具体的比较方式为：

S1、分别选取轮廓与对比数据中最左边像素点中的最上方一个点，将两者选取的点进行重合，并以该重合的点为原点，以水平向右的方向为x轴正方向，以竖直向上的方向为y轴，建立平面直角坐标系；

S2、对轮廓进行等比缩放，使得轮廓与对比数据中最右边像素点中最下方的一个点进行重合；

S3、从坐标原点出发，按从左到右的顺序分别计算轮廓上各像素点的坐标与对比数据中对应像素点的坐标之间的距离之和；

S4、将步骤S3中所得的距离之和与第一阈值进行比较，当距离之和大于等于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据相符，根据该对比数据对应的物体类别，进而获取该轮廓对应的物体类别，当距离之和小于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据不相符。

本发明图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中的对比数据具体的比较方式是通过对轮廓进行缩放，使得对应点位置相同，然后通过建立同一坐标系求取各对应像素点的距离和的方式来判断该轮廓与该对比数据是否相符。该方式由于采用的是同一坐标系，因此，获取的各个像素点的坐标位置更加统一、精确。

进一步的，所述活动动静大的物体类别为预制的被惊动时活动范围超过第二阈值且产生的声音超过第三阈值的物体类别。

进一步的，所述数据处理模块包括隐匿侦察单元和快速侦察单元，

所述快速侦察单元不对侦察机器人的速度进行限制；

所述隐匿侦察单元会根据侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，

在考虑侦察机器人自身与侦察目标的距离S1这个因素时，通过计算S1与第五预设值p之间的差值，并将所得差值与每单位距离对侦察机器人速度的影响系数h相乘，进而获取S1对侦察机器人速度的影响值f(S1)，即f(S1)＝h·(p-S1)，

所述h的值是变化的，

当p-S1≤0时，h的值为0，

当p-S1>0时，h的值为h1，所述h1为固定常数；

在考虑图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这两个因素时，根据物体类别的差异与S3大小的不同均会导致结果不同，所述不同的类别对应不同的物体类别系数q，

当物体类别是否为活动动静大的物体类别时，q的值不为0；反之，q等于0，

获取物体类别系数q及S3共同对侦察机器人速度的影响值g(q，S3)，

即

所述e为固定常数。

本发明数据处理模块根据实际需要，包括了隐匿侦察单元和快速侦察单元，不同单元对应的功能不同，快速侦察单元实现的是快速侦察效果，不考虑因行驶速度的快慢对隐匿效果的影响，因此不对速度进行限制；隐匿侦察单元追求的是隐匿效果，是在确保自身隐匿效果的情况下对目标实施侦察，因此需要考虑到自身速度对隐匿效果的影响。隐匿侦察单元从侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，每个因素都有对应的公式或数值，进而获取各个因素分别对侦察机器人速度的影响值。

进一步的，所述机器人移动时的限速V＝V1-f(S1)-j·g(q，S3)，

所述V1为正常状态下侦察机器人移动时的限速，

所述j的值为0或1，

当j＝0时，表示图像对比模块未进行图像采集，

当j＝0时，表示图像对比模块已进行图像采集，

即

本发明对各个因素产生的影响值进行汇总，进而得出侦察机器人移动时的限速V。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明不仅自动对周边的障碍物进行判断并采取相应措施，还能够从多方面因素进行综合分析，对自身限速进行控制，进而针对不同的情况，对侦察机器人采用不同的行驶限速，避免惊动周边物体或观察目标，从而导致自身暴露。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种模块化小型侦察机器人的组成示意图；

图2是本发明一种模块化小型侦察机器人距离传感器模块中障碍物检测单元的流程示意图；

图3是本发明一种模块化小型侦察机器人图像对比模块的流程示意图；

图4是本发明一种模块化小型侦察机器人图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中对比数据的比较方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本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。

请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种模块化小型侦察机器人，包括：距离传感器模块、遥控操作模块和速度限制模块，所述速度限制模块包括：热成像模块、图像比对模块和数据处理模块，

所述距离传感器模块，一方面测量侦察机器人自身与侦察目标的距离S1，另一方面对周边是否存有障碍物进行判断，并测量侦察机器人自身距离障碍物的距离S2；

所述遥控操作模块，用于对侦察机器人的行动轨迹进行控制；

所述热成像模块，对周边环境进行热成像采集，并对采集的数据进行实时分析；

所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，将结果与第一预设值进行比较，

当热成像模块分析的结果大于等于第一预设值时，则进行图像采集，

当热成像模块分析的结果小于第一预设值时，则不对图像进行采集，

在对图像进行采集后，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理的数据与对比数据库进行匹配；

所述数据处理模块，根据距离传感器模块中侦察机器人自身与侦察目标的距离、图像对比模块中最终的匹配结果对侦察机器人的速度进行限制，求取机器人移动时的限速。

本发明通过各个模块的协同合作，共同实现对障碍物的判断及对移动速度的限制功能，距离传感器模块通过对周边的障碍物进行判断，并根据判断结果执行相应的措施，遥控操作模块主要是通过操控者对侦察机器人进行控制，热成像模块对周边环境进行采集，并根据对温度的分析结果，判断是否需要执行图像对比模块，图像对比模块主要用于对周边环境记性图像采集，并对采集的图像进行分析，与对比数据库比较，匹配出对应的物体类别，数据处理模块主要是根据上述模块采集的数据进行综合分析，代入对应的计算公式，求取侦察机器人相应的限速。

本实施例中热成像模块是侦察机器人主体可以搭载的其中一个模块，其他可搭载的模块还包括：照明模块、3D建模模块、语音对讲模块等。这些其他可搭载的模块在机器人主体上能够快速切换，人为的进行模块化选择，以满足该侦察机器人应对不同场景的需求。当侦察机器人搭载热成像模块时，速度限制模块会先控制热成像模块对周边环境进行热成像采集，并对采集的热成像数据进行实时分析，在采集的热成像数据满足一定条件时，控制图像对比模块进行图像采集，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理的数据与对比数据库进行匹配；当侦察机器人未搭载热成像模块时，速度限制模块会直接控制图像对比模块对周围环境进行图像采集，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理的数据与对比数据库进行匹配。

所述距离传感器模块包括定位单元和障碍物检测单元，

所述定位单元通过该单元内部的定位传感器对自身位置进行定位，并根据自身定位及侦察目标位置计算两者之间的距离S1；

所述障碍物检测单元通过该单元内部的超声波发射传感器向周围每隔第一单位时间发射一次超声波信号，然后通过判断超声波发射传感器发射信号后的第二单位时间内，分布于该侦察机器人正前方及正后方的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物。

本发明距离传感器模块根据模块内的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物的。

若所述障碍物检测单元判定存在障碍物时，则获取该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2，

所述该障碍物相对于该侦察机器人位置所在的方向是通过该侦察机器人上接收到超声波信号的超声波传感器的位置进行判断的，不同位置的超声波接收传感器对应的障碍物方向不同，

所述该障碍物相对于该侦察机器人当前位置的距离S2是通过从超声波发射传感器发射超声波信号到超声波接收传感器接收到反馈信号的时间t来计算的，因为超声波在空气中的传播速度为340m/s，即S2＝340·t/2，

对该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2进行判断，

当S2小于等于第二预设值时，则判定周边存在的障碍物对该侦察机器人有影响，同时对该侦察机器人的可移动方向进行限制，遥控操作模块无法控制该侦察机器人向该障碍物所在方向进行移动，但其它方向不受限制，可以正常控制，

当S2大于第二预设值时，则判定数据正常。

本发明障碍物检测单元通过接收到反馈信号的超声波接收传感器的位置来判断障碍物的方向，通过接收到反馈信号的时间来计算该侦察机器人距离该障碍物的距离S2。

本实施例中若从超声波发射传感器发射超声波信号到超声波接收传感器接收到反馈信号的时间为0.002秒，第二预设值为0.5米，则

该障碍物相对于该侦察机器人当前位置的距离为340×0.002÷2＝0.34米，

因为0.34<0.5，则判定周边存在的障碍物对该侦察机器人有影响。

所述热成像模块包括热成像传感器，所述热成像传感器检测的是物体的辐射能量，但因为其辐射能量与物体温度的四次方成正比，因此可以通过热成像模块间接获取周围环境的温度，

计算同一时间内热成像模块获取的周围环境的温度信息，将计算的温度信息与预制的温度区间进行匹配，统计各个温度区间中的个数A，通过将A值与第三预设值进行对比，判断各个温度区间的有效性，

当A大于等于第三预设值时，则该A对应的温度区间有效，

当A小于第三预设值时，则该A对应的温度区间无效，

统计所有有效温度区间，并计算各个有效温度区间中对应温度数据的平均值D，提取所有D值中的最大值与最小值，计算最大值与最小值的差值C。

本发明热成像模块通过人成像传感器检测周围环境中物体的辐射能量，利用辐射能量与温度的关系，进而求出周边环境的温度，然后对温度进行划分，并判断温度区间的有效性，是为了防止因传感器误差导致获取的个别数据出现偏差，判断温度区间的有效性，能够对获取的温度进行筛选，排除个别因传感器出现偏差的数据，使数据分析的准确度提升。

所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，即差值C，将C与第一预设值进行比较，

当C小于第一预设值时，则判定周环境正常，无需通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集；

当C大于等于第一预设值时，则判定周围环境异常，需要通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集，所述图像采集的目标为热成像模块平均值D最大的有效温度区间中与最大D值最接近的温度数据对应的物体，同时需要通过距离传感器模块测量侦察机器人自身与该物体的距离S3，

对采集的目标图像进行数据处理，计算图像中各个像素点的R、G、B值，分别计算相邻两像素点内对应R、G、B值差值的绝对值k1、k2、k3，计算k1、k2、k3三者的和k4，将k4与第四预设值比较，

当k4小于第四预设时，则数据正常，

当k4大于等于第四预设值时，则对这两个像素点进行标记，

统计图像中所有标记的像素点的相对位置及所有标记的像素点构成的轮廓，将所得轮廓与对比数据库中的对比数据进行比较，判断该轮廓对应的物体类别，并根据物体的类别，与对比数据库进一步比较，判断该物体类别是否为活动动静大的物体类别。

本发明图像对比模块先判断是否需要进行图像采集，然后对采集的图像进行分析，通过相邻两个像素点对应的R、G、B值差值的绝对值之和，来判断两个像素点之间的差别大小，通过对差别大于第四预设值的像素点进行标记，获取标记像素点对应的轮廓，进而通过将所得轮廓与对比数据进行比较，判断出该轮廓对应的物体类别。

所述图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中的对比数据具体的比较方式为：

S1、分别选取轮廓与对比数据中最左边像素点中的最上方一个点，将两者选取的点进行重合，并以该重合的点为原点，以水平向右的方向为x轴正方向，以竖直向上的方向为y轴，建立平面直角坐标系；

S2、对轮廓进行等比缩放，使得轮廓与对比数据中最右边像素点中最下方的一个点进行重合；

S3、从坐标原点出发，按从左到右的顺序分别计算轮廓上各像素点的坐标与对比数据中对应像素点的坐标之间的距离之和；

S4、将步骤S3中所得的距离之和与第一阈值进行比较，当距离之和大于等于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据相符，根据该对比数据对应的物体类别，进而获取该轮廓对应的物体类别，当距离之和小于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据不相符。

本发明图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中的对比数据具体的比较方式是通过对轮廓进行缩放，使得对应点位置相同，然后通过建立同一坐标系求取各对应像素点的距离和的方式来判断该轮廓与该对比数据是否相符。该方式由于采用的是同一坐标系，因此，获取的各个像素点的坐标位置更加统一、精确。

所述活动动静大的物体类别为预制的被惊动时活动范围超过第二阈值且产生的声音超过第三阈值的物体类别。

进一步的，所述数据处理模块包括隐匿侦察单元和快速侦察单元，

所述快速侦察单元不对侦察机器人的速度进行限制；

所述隐匿侦察单元会根据侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，

在考虑侦察机器人自身与侦察目标的距离S1这个因素时，通过计算S1与第五预设值p之间的差值，并将所得差值与每单位距离对侦察机器人速度的影响系数h相乘，进而获取S1对侦察机器人速度的影响值f(S1)，即f(S1)＝h·(p-S1)，

所述h的值是变化的，

当p-S1≤0时，h的值为0，

当p-S1>0时，h的值为h1，所述h1为固定常数；

本实施例中若p-S1≤0时，h的值为0.1，第五预设值为50米，

当侦察机器人自身与侦察目标的距离S1为20米，

则S1对侦察机器人速度的影响值f＝0.1×(50-20)＝3。

在考虑图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这两个因素时，根据物体类别的差异与S3大小的不同均会导致结果不同，所述不同的类别对应不同的物体类别系数q，

当物体类别是否为活动动静大的物体类别时，q的值不为0；反之，q等于0，

获取物体类别系数q及S3共同对侦察机器人速度的影响值g(q，S3)，

即

所述e为固定常数。

本实施例中若物体类别甲为活动动静大的物体类别，q的值为0.06，e的值为，侦察机器人自身与该物体的距离S3为3米，

则物体类别系数q及S3共同对侦察机器人速度的影响值

本发明数据处理模块根据实际需要，包括了隐匿侦察单元和快速侦察单元，不同单元对应的功能不同，快速侦察单元实现的是快速侦察效果，不考虑因行驶速度的快慢对隐匿效果的影响，因此不对速度进行限制；隐匿侦察单元追求的是隐匿效果，是在确保自身隐匿效果的情况下对目标实施侦察，因此需要考虑到自身速度对隐匿效果的影响。隐匿侦察单元从侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，每个因素都有对应的公式或数值，进而获取各个因素分别对侦察机器人速度的影响值。

所述机器人移动时的限速V＝V1-f(S1)-j·g(q，S3)，

所述V1为正常状态下侦察机器人移动时的限速，

所述j的值为0或1，

当j＝0时，表示图像对比模块未进行图像采集，

当j＝0时，表示图像对比模块已进行图像采集，

即

本发明对各个因素产生的影响值进行汇总，进而得出侦察机器人移动时的限速V。

本实施例中若正常状态下侦察机器人移动时的限速V1为5米/秒，侦察机器人自身与侦察目标的距离对侦察机器人速度的影响值f的值为2，物体类别系数q及S3共同对侦察机器人速度的影响值g的值为1，

则机器人移动时的限速V＝5-2-1＝2米/秒。

本发明的工作原理：本发明通过距离传感器模块中的定位单元通过该单元内部的定位传感器对自身位置进行定位，并根据自身定位及侦察目标位置计算两者之间的距离S1；

通过距离传感器模块中的障碍物检测单元通过该单元内部的超声波发射传感器向周围每隔第一单位时间发射一次超声波信号，然后通过判断超声波发射传感器发射信号后的第二单位时间内，分布于该侦察机器人正前方及正后方的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物，通过该侦察机器人上接收到超声波信号的超声波传感器的位置判断该障碍物相对于该侦察机器人位置所在的方向，通过从超声波发射传感器发射超声波信号到超声波接收传感器接收到反馈信号的时间t来计算该障碍物相对于该侦察机器人当前位置的距离S2，并将所得障碍物的信息与第二预设值进行对比，进而对遥控操作模块进行限制；

热成像模块通过热成像传感器间接获取周围环境的温度，并对所得温度进行分析，图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，将结果与第一预设值进行比较，判断是否需要对图像进行采集，在对图像进行采集后，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理后得到的像素点构成的轮廓与对比数据库进行匹配，判断该图像所属的物体类别；

数据处理模块数据处理模块包括隐匿侦察单元和快速侦察单元，快速侦察单元不对侦察机器人的速度进行限制；隐匿侦察单元会根据隐匿侦察单元会根据侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，求取机器人移动时的限速。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述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)

1.一种模块化小型侦察机器人，其特征在于，包括：距离传感器模块、遥控操作模块和速度限制模块，所述速度限制模块包括：热成像模块、图像比对模块和数据处理模块，

所述距离传感器模块，一方面测量侦察机器人自身与侦察目标的距离S1，另一方面对周边是否存有障碍物进行判断，并测量侦察机器人自身距离障碍物的距离S2；

所述遥控操作模块，用于对侦察机器人的行动轨迹进行控制；

所述热成像模块，对周边环境进行热成像采集，并对采集的数据进行实时分析；

所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，将结果与第一预设值进行比较，

当热成像模块分析的结果大于等于第一预设值时，则进行图像采集，

当热成像模块分析的结果小于第一预设值时，则不对图像进行采集，

在对图像进行采集后，图像对比模块会对采集的图像进行数据处理，并将处理的数据与对比数据库进行匹配；

所述数据处理模块，根据距离传感器模块中侦察机器人自身与侦察目标的距离、图像对比模块中最终的匹配结果对侦察机器人的速度进行限制，求取机器人移动时的限速。

2.根据权利要求1所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述距离传感器模块包括定位单元和障碍物检测单元，

所述定位单元通过该单元内部的定位传感器对自身位置进行定位，并根据自身定位及侦察目标位置计算两者之间的距离S1；

所述障碍物检测单元通过该单元内部的超声波发射传感器向周围每隔第一单位时间发射一次超声波信号，然后通过判断超声波发射传感器发射信号后的第二单位时间内，分布于该侦察机器人正前方及正后方的超声波接收传感器是否接收到反馈信号来判断该侦察机器人周围是否存在障碍物。

3.根据权利要求2所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：若所述障碍物检测单元判定存在障碍物时，则获取该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2，

所述该障碍物相对于该侦察机器人位置所在的方向是通过该侦察机器人上接收到超声波信号的超声波传感器的位置进行判断的，不同位置的超声波接收传感器对应的障碍物方向不同，

所述该障碍物相对于该侦察机器人当前位置的距离S2是通过从超声波发射传感器发射超声波信号到超声波接收传感器接收到反馈信号的时间t来计算的，因为超声波在空气中的传播速度为340m/s，即S2＝340·t/2，

对该障碍物相对于该侦察机器人当前位置所在的方向及距离S2进行判断，

当S2小于等于第二预设值时，则判定周边存在的障碍物对该侦察机器人有影响，同时对该侦察机器人的可移动方向进行限制，遥控操作模块无法控制该侦察机器人向该障碍物所在方向进行移动，但其它方向不受限制，可以正常控制，

当S2大于第二预设值时，则判定数据正常。

4.根据权利要求1所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述热成像模块包括热成像传感器，所述热成像传感器检测的是物体的辐射能量，但因为其辐射能量与物体温度的四次方成正比，因此可以通过热成像模块间接获取周围环境的温度，

计算同一时间内热成像模块获取的周围环境的温度信息，将计算的温度信息与预制的温度区间进行匹配，统计各个温度区间中的个数A，通过将A值与第三预设值进行对比，判断各个温度区间的有效性，

当A大于等于第三预设值时，则该A对应的温度区间有效，

当A小于第三预设值时，则该A对应的温度区间无效，

统计所有有效温度区间，并计算各个有效温度区间中对应温度数据的平均值D，提取所有D值中的最大值与最小值，计算最大值与最小值的差值C。

5.根据权利要求4所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述图像对比模块，获取热成像模块分析的结果，即差值C，将C与第一预设值进行比较，

当C小于第一预设值时，则判定周环境正常，无需通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集；

当C大于等于第一预设值时，则判定周围环境异常，需要通过图像对比模块中的摄像头对周围环境进行图像采集，所述图像采集的目标为热成像模块平均值D最大的有效温度区间中与最大D值最接近的温度数据对应的物体，同时需要通过距离传感器模块测量侦察机器人自身与该物体的距离S3，

对采集的目标图像进行数据处理，计算图像中各个像素点的R、G、B值，分别计算相邻两像素点内对应R、G、B值差值的绝对值k1、k2、k3，计算k1、k2、k3三者的和k4，将k4与第四预设值比较，

当k4小于第四预设时，则数据正常，

当k4大于等于第四预设值时，则对这两个像素点进行标记，

统计图像中所有标记的像素点的相对位置及所有标记的像素点构成的轮廓，将所得轮廓与对比数据库中的对比数据进行比较，判断该轮廓对应的物体类别，并根据物体的类别，与对比数据库进一步比较，判断该物体类别是否为活动动静大的物体类别。

6.根据权利要求5所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述图像对比模块中所得轮廓与对比数据库中的对比数据具体的比较方式为：

S1、分别选取轮廓与对比数据中最左边像素点中的最上方一个点，将两者选取的点进行重合，并以该重合的点为原点，以水平向右的方向为x轴正方向，以竖直向上的方向为y轴，建立平面直角坐标系；

S2、对轮廓进行等比缩放，使得轮廓与对比数据中最右边像素点中最下方的一个点进行重合；

S3、从坐标原点出发，按从左到右的顺序分别计算轮廓上各像素点的坐标与对比数据中对应像素点的坐标之间的距离之和；

S4、将步骤S3中所得的距离之和与第一阈值进行比较，当距离之和大于等于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据相符，根据该对比数据对应的物体类别，进而获取该轮廓对应的物体类别，当距离之和小于第一阈值时，判定该轮廓与该对比数据不相符。

7.根据权利要求5所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述活动动静大的物体类别为预制的被惊动时活动范围超过第二阈值且产生的声音超过第三阈值的物体类别。

8.根据权利要求5所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述数据处理模块包括隐匿侦察单元和快速侦察单元，

所述快速侦察单元不对侦察机器人的速度进行限制；

所述隐匿侦察单元会根据侦察机器人自身与侦察目标的距离S1、是否进行图像采集、图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这四个因素对侦察机器人的速度进行限制，

在考虑侦察机器人自身与侦察目标的距离S1这个因素时，通过计算S1与第五预设值p之间的差值，并将所得差值与每单位距离对侦察机器人速度的影响系数h相乘，进而获取S1对侦察机器人速度的影响值f(S1)，即f(S1)＝h·(p-S1)，

所述h的值是变化的，

当p-S1≤0时，h的值为0，

当p-S1>0时，h的值为h1，所述h1为固定常数；

在考虑图像对比模块分析出的物体类别及侦察机器人自身与该物体的距离S3这两个因素时，根据物体类别的差异与S3大小的不同均会导致结果不同，所述不同的类别对应不同的物体类别系数q，

当物体类别是否为活动动静大的物体类别时，q的值不为0；反之，q等于0，

获取物体类别系数q及S3共同对侦察机器人速度的影响值g(q，S3)，

即

所述e为固定常数。

9.根据权利要求8所述的一种模块化小型侦察机器人，其特征在于：所述机器人移动时的限速V＝V1-f(S1)-j·g(q，S3)，

所述V1为正常状态下侦察机器人移动时的限速，

所述j的值为0或1，

当j＝0时，表示图像对比模块未进行图像采集，

当j＝0时，表示图像对比模块已进行图像采集，

即

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