CN113427490A - 一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，包括思岚A1激光雷达、摄像头模块、树莓派分析单元、控制单元、APP控制端和消毒模块。所述思岚A1激光雷达对机器人周边环境进行实时扫描和分辨障碍物。该机器人的避障功能利用思岚A1激光雷达与slam建图与避障算法共同完成，其采用全局路径规划、DWA与teb进行局部路径规划，其原理是在机器人启动时先生成一张静态的地图，随后设定机器人移动坐标时，对速度、角度等进行采样，并持续计算并规划机器人的最佳行进路线，从而完成行进间的避障使机器人在进行消毒工作中，节省人力，安全性更高。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制领域，尤其涉及一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人。
背景技术
消毒机器人可以自主的对消毒路径进行规划，可以成功的避开遇到的障碍物并且精准的按照设计好的行走路线完成消毒工作。目前，市面上存在的大多数消毒车体积庞大，需要人员辅助来控制机器人内部的算法从而对机器人的行走过程进行导航，因此存在工作效率低、能耗大、且针对于小型区域如办公室、中小学教室等场景，消毒车不能够很好的运行、发挥良好的消毒作用。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，具体方案包括：
思岚A1激光雷达，对机器人周边环境进行实时扫描从而分辨出障碍物信息，并采用slam建图和避障算法对机器人的行走路线进行全局规划，采用DWA局部路径规划算法与teb进行局部路径规划；
摄像头模块，采集人脸和物体的图像信息，从而对人脸进行图像识别物体检测和运动捕捉，利用深度学习技术的影像识别能力控制机器人在非手动遥控的同时进行人物的自动避障；
接收所述思岚A1激光雷达和摄像头模块传送的数据信息的树莓派分析单元，所述树莓派分析单元通过树莓派搭载的ROS系统以及SLAM算法，建立当前环境的平面图，通过AMCL算法进行定点巡航以及自主避障、同时读取图像信息、通过树莓派搭载的OpenCv算法，对图像进行分析并进行物体识别，从而自动对人体或食物体进行识别；
控制单元，接收树莓派分析单元传送的控制指令和运行参数从而驱动电机控制机器人的运行；
APP控制端，与树莓派分析单元进行数据通信，对该消毒机器人进行远程控制，该控制过程包括剩余电量、消毒液余量管理、摄像头模块的数据量传输，从而实现机器人的远程监控服务；
消毒模块，接收树莓派分析单元传送的指令信息对预消毒目标进行消毒处理。
所述思岚A1激光雷达采用DWA局部路径规划算法进行局部路径规划时：在机器人启动时先生成一张静态地图，设定机器人移动坐标时对运行速度和角度信息进行采样，持续计算并规划机器人的最佳行进路线，从而完成行进间的避障。
DWA局部路径规划算法为在速度空间中采样多组速度，并模拟机器人在所述多组速度下一定时间内的轨迹，并对该轨迹进行评价，选取最优轨迹对应的速度来驱动机器人的运动。
所述树莓派分析单元与摄像头模块通过USB接口进行连接，所述摄像头模块对消毒工作进行可视化处理、将消毒机器人所在环境的图像传输至APP控制端、并利用opencv进行人物识别。
所述消毒模块的消毒方式为消毒液喷洒以及紫外灯照射。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，该机器人所采用的摄像头模块采用OpenCV图像采集以及边缘识别，自动判断物体高度，同时物体识别自动避开食物以及人体，实现立体式人性化消毒，会将当前机器人运行场景发送给用户的操控界面，使用户可以实时查看当前机器人所处场景的情况，便于用户操控，并且机器人内置的算法可以实现人脸识别，物体识别等功能，实现避开人员消毒的功能，避免对人员等造成伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
如图1所示的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，包括思岚A1激光雷达、摄像头模块、树莓派分析单元、控制单元、APP控制端和消毒模块。
所述思岚A1激光雷达对机器人周边环境进行实时扫描和分辨障碍物。该机器人的避障功能利用思岚A1激光雷达与slam建图与避障算法共同完成，其采用全局路径规划、DWA与teb进行局部路径规划，其原理是在机器人启动时先生成一张静态的地图，随后设定机器人移动坐标时，对速度、角度等进行采样，并持续计算并规划机器人的最佳行进路线，从而完成行进间的避障使机器人在进行消毒工作中，节省人力，安全性更高。
所述摄像头模块采集人脸和物体信息，实现人脸识别、物体检测和运动捕捉等功能，同时利用深度学习技术的影像识别能力，机器人在非手动遥控的同时也可以根据摄像头传感器实现人物等自动避障，减少在消毒过程中不必要的损失，其中摄像头模块与树莓派通过USB接口进行连接，同时，在机器人在自动进行消毒工作时，可以将目前小车所处环境的图像信息实时反馈给用户的终端，以便用户对消毒工作进行检查和监督，提高消毒作业效率，降低工作中出现问题的概率以及时通过人工介入机器人的操控以进行矫正，另外，opencv的功能也可以使机器人拥有图像识别、人物识别等功能，可以在消毒作业中倾向于一类物体，以避免在喷洒消毒液的过程中喷洒到人员和重要的物体上，提高消毒作业的安全性。
摄像头模块的加入也为远程消毒机器人的合理应用提供了保证，并可以一人同时监察、更改、介入多台机器人的消毒工作路径，可以节省人力资源，提高工作效率。
机器人以树莓派分析单元为核心控制板，通过计算机网络中最常用的通信协议TCP传输协议的开发流程和框架和无线路由器进行视频访问和机器人驱动，也就是向支持wifi的手持终端实时传送图像信息，了解监视现场的实时情况，并通过APP控制端控制机器人的前进、后腿和转向，进一步掌握监控人员想要获取的信息。摄像头模块连接完成后，在树莓派分析单元上下载并安装在本系统上已有的软件包的最新版本。启动树莓派分析单元，由于树莓派已经配置了Opencv算法，系统会自动启用摄像头模块等应用设备，即可使用摄像头模块捕获机器人周围环境。所选树莓派路由板还设有蓝牙模式，用户可以通过手持控制终端蓝牙模块与树莓派进行连接，摄像头模块将采集到的图像信息发送给树莓派分析单元，树莓派分析单元再将图像信息发送给APP控制端，展示给用户机器人前方的图像信息，随时观察机器人周围环境。
所述控制单元接收树莓派分析单元传送的控制指令和运行参数从而驱动电机的工作、控制机器人的运行。
所述APP控制端与树莓派分析单元进行数据通信，对该消毒机器人进行远程控制，包括剩余电量、消毒液余量管理、以及实时摄像头模块流媒体传输，实现远程监控服务。
所述消毒模块接收树莓派分析单元传送的指令信息对预消毒目标进行消毒处理。其中消毒方式包括消毒液喷洒以及紫外灯照射。机器人主要采用了喷洒式消毒和紫外线强光消毒两种简易消毒方式相结合，在相同时间内使机器人作业效率大大提升。喷洒式消毒部分由喷头、水泵、消毒水箱组成，该部分消毒水箱处于备用状态，水箱预先加入配比好的消毒水，当电源开关启动时，水泵自动将消毒水抽出，碰头喷洒，对周围环境进行消毒。此外，本设备中的消毒液使用次氯酸钠消毒液，更安全，可以在有人的环境中使用，不会对人体造成伤害。紫外光照式消毒部分主要由紫外线灯组成，适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡。机器人在行走过程中将会对周围环境进行紫外线照射，达到杀菌消毒的效果。
进一步的，该系统在实现定点消毒的同时，通过雷达等传感器建立绘制平面地图进行全方位的消毒杀菌，同时产品所内置的摄像头模组，可以通OpenCV图像采集以及边缘识别，自动判断物体高度，进行立体式消毒；同时可以进行物体识别自动避开食物以及人体，进行人性化消毒。对于目前市面上的消毒产品，我们在其实现智能的同时也采用了多重消毒方式组合的方法，将消毒液打成小雾滴充分喷洒与紫外线光照消毒两种有效的方式进行双重消毒，消毒方式更好，效率更高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，其特征在于包括：
思岚A1激光雷达，对机器人周边环境进行实时扫描从而分辨出障碍物信息，并采用slam建图和避障算法对机器人的行走路线进行全局规划，采用DWA局部路径规划算法与teb进行局部路径规划；
摄像头模块，采集人脸和物体的图像信息，从而对人脸进行图像识别物体检测和运动捕捉，利用深度学习技术的影像识别能力控制机器人在非手动遥控的同时进行人物的自动避障；
接收所述思岚A1激光雷达和摄像头模块传送的数据信息的树莓派分析单元，所述树莓派分析单元通过树莓派搭载的ROS系统以及SLAM算法，建立当前环境的平面图，通过AMCL算法进行定点巡航以及自主避障、同时读取图像信息、通过树莓派搭载的OpenCv算法，对图像进行分析并进行物体识别，从而自动对人体或食物体进行识别；
控制单元，接收树莓派分析单元传送的控制指令和运行参数从而驱动电机控制机器人的运行；
APP控制端，与树莓派分析单元进行数据通信，对该消毒机器人进行远程控制，该控制过程包括剩余电量、消毒液余量管理、摄像头模块的数据量传输，从而实现机器人的远程监控服务；
消毒模块，接收树莓派分析单元传送的指令信息对预消毒目标进行消毒处理。
2.根据权利要求1所述的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，其特征在于：所述思岚A1激光雷达采用DWA局部路径规划算法进行局部路径规划时：在机器人启动时先生成一张静态地图，设定机器人移动坐标时对运行速度和角度信息进行采样，持续计算并规划机器人的最佳行进路线，从而完成行进间的避障。
3.根据权利要求2所述的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，其特征在于：DWA局部路径规划算法为在速度空间中采样多组速度，并模拟机器人在所述多组速度下一定时间内的轨迹，并对该轨迹进行评价，选取最优轨迹对应的速度来驱动机器人的运动。
4.根据权利要求1所述的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，其特征在于：所述树莓派分析单元与摄像头模块通过USB接口进行连接，所述摄像头模块对消毒工作进行可视化处理、将消毒机器人所在环境的图像传输至APP控制端、并利用opencv进行人物识别。
5.根据权利要求1所述的一种消毒作业可视化的远程智能防疫消毒机器人，其特征在于：所述消毒模块的消毒方式为消毒液喷洒以及紫外灯照射。
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