CN113781676A - 基于四足机器人及无人机的安防巡检系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，包括：至少一个无人机，用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及至少一个四足机器人，用于执行建筑物内和/或建筑物物外的安防巡检任务；无人机包括：无人机视觉模块，至少获取四足机器人的操作环境的图像/视频；四足机器人包括：机器人视觉模块，至少获取四足机器人的操作环境的图像/视频；及机器人处理器装置，包括第一处理模块，基于提取自无人机视觉模块获取的四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自机器人视觉模块获取的四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。本公开还提供一种四足机器人及无人机。

Description

基于四足机器人及无人机的安防巡检系统

技术领域

本公开涉及安防巡检技术领域，本公开尤其涉及一种基于四足机器人及无人机的安防巡检系统。

背景技术

现有技术中的高智能地面机器人和空中机器人(无人机)在处理大多数工作时的机动性有限，例如，移动机器人可以清洁室内地面、修剪室外草坪修剪草坪，无人机多应用在农场、工业、军事巡逻和竞技娱乐领域。

随着应用高智能地面机器人和空中机器人的需求增加，需要的是机器人和无人机提供改进的综合处理技能，以完成复杂的任务。随着智能化居住环境的需求增加，越来越多的民用和工业用区域对智能化全时间段的巡逻和安防的要求越来越高，因此，需要一种能够兼顾室内楼道和室外环境整体协调安防机制，而目前高智能地面机器人和无人机是最佳的组合。

现有技术公开了全地形仿生多足侦察机器人系统，其采用仿生多足侦查机器人，其具有仿生腿足式结构，可以在多种复杂路面上行驶，解决一些复杂环境下无法进入的问题，同时多足仿生结构能够折叠，占用面积可以减小，便于携带运输；另外，由于采用了无人机协同工作，视野更开阔，搭载微型无人机将侦查视角扩展至空中，微型无人机与仿生机器人之间可以实现数据交互，且能够与控制终端之间实现交互。但其公开的仅属于概念性创新，对于具体的居民或工业安防领域，难以满足高要求的安全性和准确性需求，直接将现有技术复用难以达到应用效果。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种基于四足机器人及无人机的安防巡检系统。

本公开的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统通过以下技术方案实现。

根据本公开的一个方面，提供一种基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，包括：

至少一个无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及至少一个四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人100的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人100的操作环境的图像/视频；以及机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述四足机器人包括耦合装置，所述无人机包括耦合装置；通过所述四足机器人的所述耦合装置以及所述无人机的耦合装置，所述无人机能够耦合于所述四足机器人以作为一个整体执行安防巡检任务；所述耦合包括电连接耦合、机械耦合和/或通信耦合。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述四足机器人包括动力源模块，所述无人机包括动力源模块；当所述无人机耦合于所述四足机器人时，所述四足机器人的动力源模块能够向所述无人机的动力源模块输送电力，当所述四足机器人与所述无人机处于分离状态时，所述四足机器人与所述无人机能够分别执行安防巡检任务。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第一处理模块包括控制模块以及导航模块，所述导航模块基于安防巡检任务中的巡检路线信息对所述四足机器人的行进进行导航，所述控制模块基于所述导航模块的导航生成对四足机器人的驱动信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述四足机器人包括执行机构，所述执行机构基于所述控制模块生成的驱动信号执行动作。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述机器人处理器装置包括第三处理模块以及步幅模式接收/判断模块，所述步幅模式接收/判断模块对提取自所述四足机器人的操作环境的图像/视频的阶梯信息进行特征提取以获取阶梯特征；所述第三处理模块至少基于所述阶梯特征生成机器人步幅调整量。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第三处理模块包括步幅调整模块，所述步幅调整模块基于所述阶梯特征生成所述机器人步幅调整量。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第三处理模块将所述机器人步幅调整量传输至所述第一处理模块的控制模块，以使得所述控制模块生成相应的步幅调整控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第三处理模块基于所述步幅模式接收/判断模块接收的步幅模式触发斜面模式、平地模式或阶梯模式，并将触发的斜面模式、平地模式或阶梯模式传输至所述第一处理模块的控制模块，以使得所述控制模块生成相应的步幅模式控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，还包括远程控制装置，所述远程控制装置包括显示控制装置，所述显示控制装置能够显示所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频或者获取的所述无人机的操作环境的图像/视频；所述显示控制装置能够显示所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述四足机器人包括通信模块，所述无人机包括通信模块，所述远程控制装置包括通信模块，经由所述四足机器人的通信模块、所述无人机的通信模块以及所述远程控制装置的通信模块，所述四足机器人的操作环境的图像/视频以及所述无人机的操作环境的图像/视频能够被传输至所述远程控制装置的显示控制装置。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述远程控制装置还包括步幅模式生成模块以及巡检任务生成模块，所述巡检任务生成模块基于输入至所述显示控制装置的输入指令/操作生成安防巡检任务，所述步幅模式生成模块基于输入至所述显示控制装置的输入指令/操作生成相应的步幅模式。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第一处理模块包括障碍物信息提取模块，所述障碍物信息提取模块对所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息进行特征提取，获取障碍物特征，所述控制模块基于所述障碍物特征生成所述机器人动作控制指令。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第一处理模块包括巡检任务接收模块，所述巡检任务接收模块接收所述远程控制装置的巡检任务生成模块生成的安防巡检任务，所述控制模块基于所述安防巡检任务生成相应的巡检控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述无人机的无人机处理器装置接收所述远程控制装置的巡检任务生成模块生成的安防巡检任务，并基于所述安防巡检任务生成相应的巡检控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述四足机器人包括传感器组件，所述传感器组件基于所述第一处理装置生成的巡检控制信号执行安防巡检任务。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述机器人处理装置还包括第二处理模块，所述第二处理模块包括姿态信息获取模块，所述姿态信息获取模块基于传感器组件传输的数据获取所述四足机器人的当前姿态信息，并传输至所述第一处理模块的控制模块，所述控制模块至少基于所述四足机器人的当前姿态信息以及所述第三处理模块的步幅调整模块传输的所述机器人步幅调整量生成相应的步幅调整控制信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第二处理模块还包括里程信息获取模块，所述里程信息获取模块基于传感器组件中的里程计获取四足机器人的里程信息。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述机器人处理器装置还包括通信信号强度判断模块，所述通信信号强度判断模块至少实时获取所述四足机器人与所述无人机之间的通信信号强度。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，当所述通信信号强度低于或等于强度阈值时，所述通信信号强度判断模块向所述第一处理模块的控制模块发送通信信号强度警示信号。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第一处理模块的控制模块基于所述通信信号强度警示信号调取所述导航模块记录的地图信息，所述控制模块基于所述地图信息生成返回控制指令，以控制所述四足机器人执行返回动作。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，第二处理模块还包括位置信息获取模块，位置信息获取模块至少用于生成四足机器人在建筑物之内的机器人运行轨迹信息，位置信息获取模块将获取的机器人运行轨迹信息传输至第一处理模块的控制模块，控制模块基于所述通信信号强度警示信号调取机器人运行轨迹信息生成返回控制指令，以控制四足机器人执行返回动作。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述第二处理模块还包括位置信息获取模块，所述位置信息获取模块至少用于生成四足机器人在建筑物之内的机器人运行轨迹信息。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述位置信息获取模块将获取的机器人运行轨迹信息传输至所述第一处理模块的控制模块，所述控制模块基于所述机器人运行轨迹信息生成返回控制指令，以控制所述四足机器人执行返回动作。

根据本公开的至少一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，所述安防巡检任务包括图像获取和/或视频获取。

根据本公开的另一个方面，提供一种四足机器人，其能够用于安防巡检系统，所述安防巡检系统包括：

至少一个无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及，

至少一个所述四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人100的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人100的操作环境的图像/视频；以及机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

根据本公开的又一个方面，提供一种无人机，其能够用于安防巡检系统，所述安防巡检系统包括：

至少一个所述无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及，

至少一个四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；以及，

机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的四足机器人的结构示意图。

图2是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的无人机的结构示意图。

图3是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的远程控制装置的结构示意图。

图4为本公开的一个实施方式的四足机器人的机器人处理器装置的结构示意框图。

图5为本公开又一个实施方式的四足机器人的结构示意框图。

图6为本公开的又一个实施方式的无人机的结构示意框图。

图7是本公开的一个实施方式的四足机器人的视觉模块的结构示意框图。

图8是本公开的一个实施方式的四足机器人的机器人处理器装置的第三处理模块的结构示意框图。

图9是本公开的一个实施方式的安防巡检系统的部分结构示意框图。

图10是本公开的一个实施方式的安防巡检系统的结构示意框图。

附图标记说明

1000 安防巡检系统

100 四足机器人

110 机器人处理器装置

111 第一处理模块

112 第二处理模块

113 第三处理模块

114 步幅模式接收/判断模块

115 通信信号强度判断模块

120 通信模块

130 执行机构

140 视觉模块

150 动力源模块

160 耦合装置

170 传感器组件

200 无人机

210 无人机处理器装置

220 通信模块

230 执行机构

240 无人机视觉模块

250 动力源模块

260 耦合装置

270 传感器组件

300 远程控制装置

310 显示控制装置

320 通信模块

330 步幅模式生成模块

340 巡检任务生成模块

1111 控制模块

1112 障碍物信息提取模块

1113 导航模块

1114 巡检任务接收模块

1121 姿态信息获取模块

1122 里程信息获取模块

1123 位置信息获取模块

1131 步幅调整模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在另一部件上、直接连接到或直接结合到另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

下文结合图1至图10对本公开的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统、四足机器人、无人机进行详细说明。

图1是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的四足机器人的结构示意图。图2是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的无人机的结构示意图。图3是本公开的一个实施方式基于四足机器人及无人机的安防巡检系统的远程控制装置的结构示意图。

图4为本公开的一个实施方式的四足机器人100的机器人处理器装置110的结构示意框图。图5为本公开又一个实施方式的四足机器人100的结构示意框图。图6为本公开的又一个实施方式的无人机200的结构示意框图。

参考图1至图6，根据本公开的一个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，包括：

至少一个无人机200，无人机200至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及，至少一个四足机器人100，四足机器人100用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

无人机200包括：

无人机视觉模块240，无人机视觉模块240至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；

四足机器人100包括：

机器人视觉模块140，机器人视觉模块140至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；以及，机器人处理器装置110，机器人处理器装置110包括第一处理模块111，第一处理模块111基于提取自无人机视觉模块240获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自机器人视觉模块140获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

其中，无人机视觉模块240及机器人视觉模块140均可以是摄像装置，摄像装置可以是现有技术中的各种能够采集图像信息及视频信息的摄像装置。

机器人处理器装置110可以包括硬件形式的处理器及存储于存储器的软件模块。

其中，四足机器人100可以包括连接到机器人主体的前腿(前肢)和后腿(后肢)。四足机器人100的每条腿可以由一个或多个通过关节连接的部件组成，并被配置为以各种自由度相对于彼此操作。每条腿还可以包括各自的脚部，它们可以接触表面(例如，地表)。四足机器人100的腿和脚部可以使机器人根据步态内规定的力学原理以各种速度行走。机器人主体上可以包括供一个或多个其他机器人系统(例如无人机)停靠和/或收纳的基站，基站可以位于机器人主体的外部或机器人主体的内部。

其中，优选地，基站上包括为一个或多个其他机器人系统供电的供电部，因为机器人本身体积可以控制，能够携带更多的电量，因此优选为其他机器人系统例如无人机供电。

根据本公开的优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，四足机器人100包括耦合装置160，无人机200包括耦合装置260；通过四足机器人100的耦合装置160以及无人机200的耦合装置260，无人机200能够耦合于四足机器人100以作为一个整体执行安防巡检任务；耦合包括电连接耦合、机械耦合和/或通信耦合。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，四足机器人100包括动力源模块150，无人机200包括动力源模块250；当无人机200耦合于四足机器人100时，四足机器人100的动力源模块150能够向无人机200的动力源模块250输送电力，当四足机器人100与无人机200处于分离状态时，四足机器人100与无人机200能够分别执行安防巡检任务。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，第一处理模块111包括控制模块1111以及导航模块1113，导航模块1113基于安防巡检任务中的巡检路线信息对四足机器人100的行进进行导航，控制模块1111基于导航模块1113的导航生成对四足机器人100的驱动信号。

其中，导航模块1113优选地包括定位模块以及地图模块，定位模块可以是GPS定位模块或者北斗定位模块，均可以硬件形式的定位模块，地图模块为软件模块。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，四足机器人100包括执行机构130，执行机构130基于控制模块1111生成的驱动信号执行动作。

执行机构130包括上文描述的四足机器人的四肢、机器人主体、基站等部件。

图7是本公开的一个实施方式的四足机器人100的视觉模块140的结构示意框图。图8是本公开的一个实施方式的四足机器人的机器人处理器装置110的第三处理模块113的结构示意框图。

四足机器人100可以表示为一个沿四足机器人100行进方向耦合的一个第一重心和一个第二重心。第一重心与机器人的前腿相关，第二重心与机器人的后腿相关。在第一重心处沿竖直方向的纵轴施加的力一般不会影响第二重心的高度。当四足机器人100在例如居民楼道或者工业楼道室内环境中机动时，机器人可能会遇到需要精确的腿部运动和脚部放置的地形，而室内高层楼道往往最典型的特征是阶梯。为了提供精确的腿部运动和脚部放置，当阶梯地形被识别时，机器人的控制模块可以限制机器人的运动，以穿越地形、防止错误发生。四足机器人往往具有一定的体积，即使是小的错误，可能导致机器人从楼梯上倾倒摔损的灾难性问题。

根据本公开的优选实施方式，参考图4及图8，基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000的机器人处理器装置110包括第三处理模块113以及步幅模式接收/判断模块114，步幅模式接收/判断模块114对提取自四足机器人100的操作环境的图像/视频的阶梯信息进行特征提取以获取阶梯特征；第三处理模块113至少基于阶梯特征生成机器人步幅调整量。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，参考图8，第三处理模块113包括步幅调整模块1131，步幅调整模块1131基于阶梯特征生成机器人步幅调整量。

图9是本公开的一个实施方式的安防巡检系统的部分结构示意框图。

参考图9，根据本公开的一个优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，第三处理模块113将机器人步幅调整量传输至第一处理模块111的控制模块1111，以使得控制模块1111生成相应的步幅调整控制信号。

其中，控制模块1111可以包括硬件的控制器以及软件模块。

控制模块1111可以包括专用于特定控制目的专业控制器。例如，可以包括一个或多个楼梯控制器，专门用于规划和协调四足机器人的运动以穿越一组楼梯。例如，楼梯控制器可以确保机器人的腿部和脚部保持一个摆动高度。其他专业控制器可以包括路径发生器、台阶定位器和/或身体规划器。路径发生器被配置为确定机器人的水平运动。路径发生器根据传感器数据确定操作环境内关于机器人的障碍物。路径发生器将障碍物传达给台阶定位器，以便台阶定位器可以确定机器人的腿部的脚部的位置。台阶定位器使用来自传感器的输入，生成脚部的位置(即机器人应该踩踏的位置)。身体规划器，接收来自传感器的输入，被配置为调整机器人的身体的动力学(例如，旋转、俯仰、偏航)以成功地在操作环境中动作/运动。

根据本公开的又一个优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，第三处理模块113基于步幅模式接收/判断模块114接收的步幅模式触发斜面模式、平地模式或阶梯模式，并将触发的斜面模式、平地模式或阶梯模式传输至第一处理模块111的控制模块1111，以使得控制模块1111生成相应的步幅模式控制信号。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，参考图3及图10，还包括远程控制装置300，远程控制装置300包括显示控制装置310，显示控制装置310能够显示无人机视觉模块240获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频或者获取的无人机200的操作环境的图像/视频；显示控制装置310能够显示机器人视觉模块140获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，参考图1至图3，四足机器人100包括通信模块120，无人机200包括通信模块220，远程控制装置300包括通信模块320，经由四足机器人100的通信模块120、无人机200的通信模块220以及远程控制装置300的通信模块320，四足机器人100的操作环境的图像/视频以及无人机200的操作环境的图像/视频能够被传输至远程控制装置300的显示控制装置310。

参考图3，根据本公开的优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，远程控制装置300还包括步幅模式生成模块330以及巡检任务生成模块340，巡检任务生成模块340基于输入至显示控制装置310的输入指令/操作生成安防巡检任务，步幅模式生成模块330基于输入至显示控制装置310的输入指令/操作生成相应的步幅模式(斜面模式、平地模式或者阶梯模式)。

其中，显示控制装置310优选为具有人机交互功能的触控面板/触控显示屏。

参考图9，根据本公开的优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，第一处理模块111包括障碍物信息提取模块1112，障碍物信息提取模块1112对四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息进行特征提取，获取障碍物特征，控制模块1111基于障碍物特征生成机器人动作控制指令。

进一步地，第一处理模块111包括巡检任务接收模块1114，巡检任务接收模块1114接收远程控制装置300的巡检任务生成模块340生成的安防巡检任务，控制模块1111基于安防巡检任务生成相应的巡检控制信号。

其中，安防巡检控制信号包括传输至执行机构130的控制信号以及传输至传感器组件170的控制信号。

根据本公开的又一个实施方式，在上述各个实施方式的基础上，基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000的无人机200的无人机处理器装置210接收远程控制装置300的巡检任务生成模块340生成的安防巡检任务，并基于安防巡检任务生成相应的巡检控制信号。

无人机200的巡检控制信号传输至无人机200的无人机视觉模块240和/或执行机构230，执行机构230包括无人机200的飞行控制机构、螺旋桨机构等。

参考图5和图6，根据本公开的优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，四足机器人100包括传感器组件170，传感器组件170基于第一处理模块111生成的巡检控制信号执行安防巡检任务。

其中，传感器组件170包括扭矩传感器、速度传感器、加速度传感器、位置传感器、接近传感器、温度传感器等。

本领域技术人员在本公开技术方案的基础上可以对传感器组件170的具体配置进行调整，均落入本公开的保护范围。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，参考图9，机器人处理器装置110还包括第二处理模块112，第二处理模块112包括姿态信息获取模块1121，姿态信息获取模块1121基于传感器组件170传输的数据获取四足机器人100的当前姿态信息，并传输至第一处理模块111的控制模块1111，控制模块1111至少基于四足机器人100的当前姿态信息以及第三处理模块113的步幅调整模块1131传输的机器人步幅调整量生成相应的步幅调整控制信号。

其中，姿态信息包括四足机器人四肢的当前姿态、四足机器人的平衡信息、四足机器人的转向状态等。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，第二处理模块112还包括里程信息获取模块1122，里程信息获取模块1122基于传感器组件170中的里程计获取四足机器人100的里程信息。

根据本公开的又一个优选实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，参考图4和图9，机器人处理器装置110还包括通信信号强度判断模块115，通信信号强度判断模块115至少实时获取四足机器人100与无人机200之间的通信信号强度。

当四足机器人进入建筑物内时，通信信号可能会衰减，四足机器人可能会与无人机断开通信连接。

优选地，当通信信号强度低于或等于强度阈值时，通信信号强度判断模块115向第一处理模块111的控制模块1111发送通信信号强度警示信号。

进一步优选地，第一处理模块111的控制模块1111基于通信信号强度警示信号调取导航模块1114记录的地图信息，控制模块1111基于地图信息生成返回控制指令，以控制四足机器人100执行返回动作。

例如，四足机器人100和无人机200在建筑物之外执行安防巡检任务时，由于场地限制、地形限制等，例如森林，四足机器人100和无人机200之间的通信连接可能中断。优选地，四足机器人100返回至执行安防巡检任务的起点位置。

根据本公开的优选实施方式，基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000的第二处理模块112还包括位置信息获取模块1123，位置信息获取模块1123至少用于生成四足机器人100在建筑物之内的机器人运行轨迹信息。

参考图9，位置信息获取模块1123优选地基于传感器组件170的位置传感器获取四足机器人100在建筑物之内的机器人运行轨迹信息。

进一步优选地，位置信息获取模块1123将获取的机器人运行轨迹信息传输至第一处理模块111的控制模块1111，控制模块1111基于机器人运行轨迹信息生成返回控制指令，以控制四足机器人100执行返回动作。优选地，返回至四足机器人100在进入建筑物之前的位置。

对于上述各个实施方式的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统1000，优选地，安防巡检任务包括图像获取和/或视频获取。

根据本公开的另一个方面，提供一种四足机器人100，其能够用于安防巡检系统1000，安防巡检系统1000包括：

至少一个无人机200，无人机200至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及，

至少一个四足机器人100，四足机器人100用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

无人机200包括：

无人机视觉模块240，无人机视觉模块240至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；

四足机器人100包括：

机器人视觉模块140，机器人视觉模块140至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；以及机器人处理器装置110，机器人处理器装置110包括第一处理模块111，第一处理模块111基于提取自无人机视觉模块240获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自机器人视觉模块140获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

根据本公开的又一个方面，提供一种无人机200，其能够用于安防巡检系统1000，安防巡检系统1000包括：

至少一个无人机200，无人机200至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及，

至少一个四足机器人100，四足机器人100用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

无人机200包括：

无人机视觉模块240，无人机视觉模块240至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；

四足机器人100包括：

机器人视觉模块140，机器人视觉模块140至少获取四足机器人100的操作环境的图像/视频；以及机器人处理器装置110，机器人处理器装置110包括第一处理模块111，第一处理模块111基于提取自无人机视觉模块240获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自机器人视觉模块140获取的四足机器人100的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

对于上文描述的处理器、存储器，其中，处理器可以作为一个或多个通用硬件处理器或特殊用途硬件处理器(例如，数字信号处理器、特定应用集成电路等)操作。处理器可以被配置为执行计算机可读程序指令，并操作数据，两者都存储在数据存储器中。处理器还可以直接或间接地与四足机器人的其他部件互动，例如传感器、电源、机械部件和/或电气部件。

存储器可以是一种或多种类型的硬件存储器。例如，数据存储可以包括或采取可由处理器读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质的形式。一个或多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件，例如光学、磁性、有机或其他类型的存储器或存储，它们可以全部或部分地与处理器集成。在一些实施方案中，数据存储可以是一个单一的物理设备。在其他实施方案中，数据存储可以使用两个或更多的物理设备来实现，这些设备可以通过有线或无线通信相互通信。如前，数据存储器可以包括计算机可读程序指令和数据。数据可以是任何类型的数据，例如配置数据、传感器数据和/或诊断数据，以及其他可能性。

上文描述的控制器可以包括一个或多个电路、数字逻辑单元、计算机芯片和/或微处理器，其被配置为(也许在其他任务中)，在机械部件、传感器、电源、电气部件、控制系统和/或四足机器人的用户的任何组合之间的接口。在一些实施方案中，控制器可以是用于与机器人设备的一个或多个子系统执行特定操作的特制的嵌入式设备。

本公开的四足机器人可以根据自身携带的传感器组件和机器人处理器装置处理巡检数据，包括获取远程的计算资源。例如，可以通过网络进行通信使用远程系统(例如，远程计算机/服务器或基于云的环境)。可以通过远程的计算资源，例如根据标准化的远程计算资源，机器人识别到室内的固有建筑，例如楼梯或者防火门，可以通过借调远程资源实现上下楼梯和/或开关防火门。

根据本公开的又一个实施方式，本公开的无人机200在工作过程中，无人机200的飞行控制单元与传感器组件270及惯性导航模块通信，更新当前采样时刻的无人机姿态角、线性加速度和飞行高度等状态信息，利用比例积分/微分控制器(可作为无人机处理器装置的一部分)通过无人机200的动力源模块250控制无人机200的飞行状态，并在同一时刻将无人机200的无人机处理器装置210处理的由飞行控制单元传递的无人机状态信息、由无人机200的定位模块得到的位置信息以及由摄像装置得到的图像，计算无人机200自身的运动参数并通过飞行控制单元控制无人机200的飞行轨迹，以及计算规划四足机器人100的前进路径并将结果由无人机200的无线通信模块传输至四足机器人100。

根据本公开的又一个实施方式，当四足机器人100被判定为建筑物内行为时，无人机200的登陆基站行为被限制，考虑到无人机200的安全因素和法律规定，在四足机器人100进入建筑物内，尤其是居民楼内部时，无人机200登陆基站的行为被限制，即四足机器人100位于建筑物内巡检时，无人机200无法登录四足机器人100的基站。此时，如果发生四足机器人100因续航导致的返航，无人机200通过与建筑物内四足机器人100的通信获得预期巡检结束时间，并在该时间结束时安排返航。如无法在该时间内完成续航，则无人机200优选地利用其他的四足机器人的工况进行返航归位。在只有一个巡航的四足机器人的情况下，无人机200因续航无法完成巡检，则自动回归总基站进行续航充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，包括：

至少一个无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及

至少一个四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；以及

机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述四足机器人包括耦合装置，所述无人机包括耦合装置；通过所述四足机器人的所述耦合装置以及所述无人机的耦合装置，所述无人机能够耦合于所述四足机器人以作为一个整体执行安防巡检任务；

所述耦合包括电连接耦合、机械耦合和/或通信耦合。

3.根据权利要求2所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述四足机器人包括动力源模块，所述无人机包括动力源模块；当所述无人机耦合于所述四足机器人时，所述四足机器人的动力源模块能够向所述无人机的动力源模块输送电力，当所述四足机器人与所述无人机处于分离状态时，所述四足机器人与所述无人机能够分别执行安防巡检任务。

4.根据权利要求1所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述第一处理模块包括控制模块以及导航模块，所述导航模块基于安防巡检任务中的巡检路线信息对所述四足机器人的行进进行导航，所述控制模块基于所述导航模块的导航生成对四足机器人的驱动信号。

5.根据权利要求4所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述四足机器人包括执行机构，所述执行机构基于所述控制模块生成的驱动信号执行动作。

6.根据权利要求4所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述机器人处理器装置包括第三处理模块以及步幅模式接收/判断模块，所述步幅模式接收/判断模块对提取自所述四足机器人的操作环境的图像/视频的阶梯信息进行特征提取以获取阶梯特征；所述第三处理模块至少基于所述阶梯特征生成机器人步幅调整量。

7.根据权利要求6所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述第三处理模块包括步幅调整模块，所述步幅调整模块基于所述阶梯特征生成所述机器人步幅调整量。

8.根据权利要求7所述的基于四足机器人及无人机的安防巡检系统，其特征在于，所述第三处理模块将所述机器人步幅调整量传输至所述第一处理模块的控制模块，以使得所述控制模块生成相应的步幅调整控制信号；

优选地，所述第三处理模块基于所述步幅模式接收/判断模块接收的步幅模式触发斜面模式、平地模式或阶梯模式，并将触发的斜面模式、平地模式或阶梯模式传输至所述第一处理模块的控制模块，以使得所述控制模块生成相应的步幅模式控制信号；

优选地，所述机器人处理器装置还包括通信信号强度判断模块，所述通信信号强度判断模块至少实时获取所述四足机器人与所述无人机之间的通信信号强度；

优选地，当所述通信信号强度低于或等于强度阈值时，所述通信信号强度判断模块向所述第一处理模块的控制模块发送通信信号强度警示信号；

优选地，所述第一处理模块的控制模块基于所述通信信号强度警示信号调取所述导航模块记录的地图信息，所述控制模块基于所述地图信息生成返回控制指令，以控制所述四足机器人执行返回动作；

优选地，第二处理模块还包括位置信息获取模块，位置信息获取模块至少用于生成四足机器人在建筑物之内的机器人运行轨迹信息，位置信息获取模块将获取的机器人运行轨迹信息传输至第一处理模块的控制模块，控制模块基于所述通信信号强度警示信号调取机器人运行轨迹信息生成返回控制指令，以控制四足机器人执行返回动作；

优选地，所述第二处理模块还包括位置信息获取模块，所述位置信息获取模块至少用于生成四足机器人在建筑物之内的机器人运行轨迹信息；

优选地，所述位置信息获取模块将获取的机器人运行轨迹信息传输至所述第一处理模块的控制模块，所述控制模块基于所述机器人运行轨迹信息生成返回控制指令，以控制所述四足机器人执行返回动作；

优选地，所述安防巡检任务包括图像获取和/或视频获取。

9.一种四足机器人，其能够用于安防巡检系统，其特征在于，所述安防巡检系统包括：

至少一个无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及

至少一个所述四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；以及

机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

10.一种无人机，其能够用于安防巡检系统，其特征在于，所述安防巡检系统包括：

至少一个所述无人机，所述无人机至少用于执行建筑物外的安防巡检任务；以及

至少一个四足机器人，所述四足机器人用于执行建筑物内和/或建筑物外的安防巡检任务；

所述无人机包括：

无人机视觉模块，所述无人机视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；

所述四足机器人包括：

机器人视觉模块，所述机器人视觉模块至少获取所述四足机器人的操作环境的图像/视频；以及

机器人处理器装置，所述机器人处理器装置包括第一处理模块，所述第一处理模块基于提取自所述无人机视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令，和/或基于提取自所述机器人视觉模块获取的所述四足机器人的操作环境的图像/视频的障碍物信息生成机器人动作控制指令。

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