CN114067200A - 一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，本发明涉及智能巡检技术领域，包括以下步骤：S1：确认待巡检区域；S2：通过所述四足机器人对所述待巡检区域进行地图构建；S3：根据构建的地图确认巡检路线；S4：设定所述四足机器人需要执行的任务；S5：所述四足机器人根据所述地图和所述巡检路线对待巡检区域进行巡检并完成设定的任务，本发明公开一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，本发明通过四足机器人能够在危险环境中执行巡检任务；应用场景更广泛，更适用于车站、车厢、机场等公共场所的巡检需求。
Description
技术领域
本发明涉及智能巡检技术领域，特别涉及一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法。
背景技术
随着机器人技术的不断发展，其在实际中的应用场景越来越广泛，尤其是在城市综合治理(安防巡检、交通巡检、消防应急巡检、设施巡检)领域，市场规模很大，刚需程度很强。
目前的巡检机器人主要分为无轨智能巡检机器人和有轨智能巡检机器人。有轨机器人主要用于电力、地下轨道交通等应用场景，无法胜任机场、车站、地铁车厢等公共场景的巡检工作；无轨智能巡检目前主要依托于轮式机器人平台，无法胜任楼梯、间隙等路况，因此应用场景也极为受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，大幅降低了巡检工作的人力成本。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，包括以下步骤：S1：确认待巡检区域；S2：通过所述四足机器人对所述待巡检区域进行地图构建；S3：根据构建的地图确认巡检路线；S4：设定所述四足机器人需要执行的任务；S5：所述四足机器人根据所述地图和所述巡检路线对待巡检区域进行巡检并完成设定的任务。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述步骤S2包括：S21：在所述四足机器人上搭载测量设备；S22：使所述四足机器人在所述待巡检区域内移动并通过测量设备记录所述待巡检区域的环境信息；S23：根据所述待巡检区域的环境信息构建地图。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述步骤S4包括：S41：获取所述四足机器人需要执行的任务的信息，所述任务包括常态任务和指定任务；S42：确认所有所述指定任务的位置并将位置标定于所述地图中；S43：确认所述地图上每个被标定的位置所对应的所述指定任务；S44：储存所述地图、地图上标定的位置以及每个标定的位置所对应的所述指定任务。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述S5包括：S51：所述四足机器人通过所述测量设备实时分析所述四足机器人的周围环境并按照所述巡检线路移动；S52：在所述四足机器人移动过程中，实时控制所述测量设备对所述周围环境进行图像采集，并根据采集到的图像执行所述常态任务；S53：实时判断是否到达标定的位置，当所述四足机器人到达标定的位置时，所述四足机器人停止移动并开始执行当前的位置所对应的指定任务；S54：判断所述四足机器人是否完成当前的位置所对应的指定任务；S55：当所述四足机器人完成所述指定任务时，判断所述四足机器人是否到达巡检线路的终点位置，当所述四足机器人未达到所述巡检线路的终点位置时重复所述步骤S51。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，还包括以下步骤：S6：设定待机位置S7：实时判断所述四足机器人是否完成巡检，当所述四足机器人完成巡检时，所述四足机器人前往待机位置待机。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述测量设备包括激光雷达和视觉摄像头。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述测量设备还包括机械臂和云台，所述云台设于所述机械臂上，所述视觉摄像头设于所述云台上，所述视觉摄像头能够跟随所述机械臂移动。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述S53包括：S531：所述四足机器人读取所述指定任务的信息，所述指定任务的信息包括拍摄目标的图像信息、拍摄目标的位置和预定的拍摄位置；S532：所述四足机器人按照读取到的所述指定任务的信息对所述四足机器人的姿态进行调整；S533：所述四足机器通过机械臂将所述视觉摄像头移动至预定的拍摄位置进行拍摄；S534：对所述视觉摄像头拍摄的图像与拍摄目标的图像信息进行比对，如果检测到所述拍摄目标，则结束当前所述指定任务，继续进行巡检；如果未检测到所述拍摄目标，则将结果反馈给后台后结束当前指定任务。
进一步地，在上述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法中，所述常态任务包括：对所述测量设备采集到的图像进行分析，判断采集到的图像中是否有不应出现在此处的单位，当发现不应存在的所述单位时，向后台进行反馈。
分析可知，本发明公开一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，本发明通过四足机器人能够在危险环境中执行巡检任务；应用场景更广泛，更适用于车站、车厢、机场等公共场所的巡检需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1本发明一实施例的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，包括以下步骤：S1：确认待巡检区域；S2：通过四足机器人对待巡检区域进行地图构建；步骤S2包括：S21：在四足机器人上搭载测量设备；S22：使四足机器人在待巡检区域内移动并通过测量设备记录待巡检区域的环境信息；S23：根据待巡检区域的环境信息构建地图。S3：根据构建的地图确认巡检路线；S4：设定四足机器人需要执行的任务；步骤S4包括：S41：获取四足机器人需要执行的任务的信息，任务包括常态任务和指定任务；S42：确认所有指定任务的位置并将位置标定于地图中；S43：确认地图上每个被标定的位置所对应的指定任务；S44：储存地图、地图上标定的位置以及每个标定的位置所对应的指定任务。S5：四足机器人根据地图和巡检路线对待巡检区域进行巡检并完成设定的任务。S5包括：S51：四足机器人通过测量设备实时分析周围环境并按照巡检线路移动；S52：在四足机器人移动过程中，实时控制测量设备对周围环境进行图像采集，并根据采集到的图像执行常态任务，常态任务的目的为发现遗留的(不应该出现的)人或物；S53：实时判断是否到达标定的位置，当四足机器人到达标定的位置时，四足机器人停止移动并开始执行当前的位置所对应的指定任务，执行指定任务的目的是确认目标位置的(应该存在的)指定物品是否丢失或者被移走；S53包括：S531：四足机器人读取指定任务的信息，指定任务的信息包括拍摄目标的图像信息、拍摄目标的位置和预定的拍摄位置；S532：四足机器人按照读取到的指定任务的信息对四足机器人的姿态进行调整；S533：四足机器通过机械臂将视觉摄像头移动至预定的拍摄位置进行拍摄；S534：对视觉摄像头拍摄的图像与拍摄目标的图像信息进行比对，如果检测到拍摄目标，则结束当前指定任务，继续进行巡检；如果未检测到拍摄目标，则将该结果反馈给后台后结束当前指定任务。S54：判断四足机器人是否完成当前的位置所对应的指定任务；S55：当四足机器人完成指定任务时，判断四足机器人是否到达巡检线路的终点位置，当四足机器人未达到巡检线路的终点位置时重复步骤S51。S6：设定待机位置；S7：实时判断四足机器人是否完成巡检，当四足机器人完成巡检时，四足机器人前往待机位置待机。
优选地，常态任务包括：对测量设备采集到的图像进行分析，判断采集到的图像中是否有不应出现在此处的单位，当发现不应存在的单位时，向后台进行反馈。常态任务能够在巡检过程中位置异常的人或物进行反馈，从而便于管理整个巡检区域。
优选地，测量设备包括激光雷达和视觉摄像头，通过视觉摄像头和激光雷达的共同配合能够准确的获取待巡检区域的地图信息。
优选地，测量设备还包括机械臂和云台，视觉摄像头设于云台上，云台设于机械臂上，视觉摄像头能够跟随机械臂移动，通过机械臂使测量设备测量空间变大，通过云台可以使视觉摄像头在拍摄时更加稳定。
本发明提出基于SLAM(同步定位与建图)和视觉目标检测的四足机器人巡检方法。在准备阶段，需要进行建图和关键目标位置标定，并设定目标位置所要执行的任务；在工作阶段，四足机器人根据已建的地图和巡检路线进行巡检，利用四足机器人上集成的视觉目标检测系统对周围环境进行分析和识别，同时搭载机械臂，并在所建的地图中的目标位置完成特定的任务(比如判断指定位置的物品是否丢失)。
本发明提出基于SLAM(同步定位与建图)和视觉目标检测的四足机器人巡检方法，充分利用建图信息与视觉检测方法对周围环境进行分析，提高巡检过程中发现问题的能力。具体方案如下：在准备阶段中，利用四足机器人上搭载的激光雷达和视觉摄像头对待巡检区域环境进行建图；规划巡检路线；对地图中需要执行特殊任务的位置进行标定；明确四足机器人在每个标定位置需要执行的任务。比如，在指定座椅位置，机器人在固定姿态下检测某指定物品是否出现在该位置。对地图、标定位置信息及对应任务进行存储。
在工作阶段中，四足机器人根据预先建好的地图和设置的路线进行巡检；利用视觉目标检测系统对四足机器人拍摄到的地铁环境进行分析和识别；在所建地图中的目标位置完成特定任务(比如判断指定位置的物品是否丢失)，如果到达预先标定好的位置，则完成相应的任务。比如在某一指定位置，四足机器人根据预先设置，调整到指定姿态，伸出机械臂到指定位置，拍摄一张图像，然后调用物体检测算法对该图像进行检测，并对检测结果进行分析和反馈；按预定路线和任务完成巡检。
在实际使用中，以地铁车厢巡检为例。准备阶段：四足机器人对地铁车厢进行建图，并在指定位置进行标定和任务设置，比如，需要检测座椅下灭火器的位置进行标定，并设置四足机器人在该位置的位姿(包括机器人的高度、方向、是否需要机械臂、机械臂所要伸到的位置)，进行图像拍摄，然后对图像进行检测。
工作阶段：每辆地铁到达终点站后，四足机器人从指定位置出发，进入地铁车厢进行检查，机器人进入车厢内后，开始从车厢一端到另一端进行巡检，检测车厢中是否有滞留乘客、遗留物品、散落垃圾等，同时需要确认指定位置的固有物品如灭火器等是否丢失，四足机器人根据该位置预先的设定，将搭载有视觉摄像头的机械臂伸到若干个预定方位进行图像拍摄，然后利用视觉检测算法对所有图像进行检测分析。如果没有检测到灭火器，则说明本应该在该位置的灭火器被移动；如果检测到灭火器，则认为该位置上的灭火器没有被移动。如果四足机器人在巡检过程中，检测到人、垃圾、物品或者发现指定位置的灭火器发生移动，则将所发现的问题以及所在的位置反馈给总控台，总控台派工作人员进行检验。
在完成整个车厢巡检后，四足机器人通过车门离开车厢，返回指定位置。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：利用SLAM(同步定位与建图)技术对巡检区域进行建图，并对一些待检查的关键位置进行标定，设置四足机器人在关键位置需要执行的指定任务；在四足机器人上搭载机械臂，机械臂上安装视觉摄像头，克服四足机器人本体搭载视觉摄像头视场有限的问题；结合四足机器人的位置信息和视觉检测算法，解决“判断某目标是否在指定位置”的问题。
与现有技术相比，本发明利用SLAM技术对巡检区域进行建图，并对一些待检查的关键位置进行标定，设置机器人在关键位置需要执行的特殊任务。通过这种方式，可以使得四足机器人在巡检中能够胜任一些需要结合位置信息的更为复杂的任务；机械臂的搭载，使得四足机器人可以对机器人本体摄像头无法拍摄到的位置进行拍摄和分析；四足机器人巡检可以大幅降低人力成本，能够在危险环境中执行巡检任务；相较于基于轮式机器人，四足机器人可以胜任更为复杂的路面环境(如楼梯)，因此应用场景更广泛，可适用于车站、车厢、机场等公共场所的巡检需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确认待巡检区域；
S2：通过所述四足机器人对所述待巡检区域进行地图构建；
S3：根据构建的地图确认巡检路线；
S4：设定所述四足机器人需要执行的任务；
S5：所述四足机器人根据所述地图和所述巡检路线对待巡检区域进行巡检并完成设定的任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21：在所述四足机器人上搭载测量设备；
S22：使所述四足机器人在所述待巡检区域内移动并通过测量设备记录所述待巡检区域的环境信息；
S23：根据所述待巡检区域的环境信息构建地图。
3.根据权利要求2所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S41：获取所述四足机器人需要执行的任务的信息，所述任务包括常态任务和指定任务；
S42：确认所有所述指定任务的位置并将位置标定于所述地图中；
S43：确认所述地图上每个被标定的位置所对应的所述指定任务；
S44：储存所述地图、地图上标定的位置以及每个标定的位置所对应的所述指定任务。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述S5包括：
S51：所述四足机器人通过所述测量设备实时分析所述四足机器人的周围环境并按照所述巡检线路移动；
S52：在所述四足机器人移动过程中，实时控制所述测量设备对所述周围环境进行图像采集，并根据采集到的图像执行所述常态任务；
S53：实时判断是否到达标定的位置，当所述四足机器人到达标定的位置时，所述四足机器人停止移动并开始执行当前的位置所对应的指定任务；
S54：判断所述四足机器人是否完成当前的位置所对应的指定任务；
S55：当所述四足机器人完成所述指定任务时，判断所述四足机器人是否到达巡检线路的终点位置，当所述四足机器人未达到所述巡检线路的终点位置时重复所述步骤S51。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S6：设定待机位置
S7：实时判断所述四足机器人是否完成巡检，当所述四足机器人完成巡检时，所述四足机器人前往待机位置待机。
6.根据权利要求4所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述测量设备包括激光雷达和视觉摄像头。
7.根据权利要求6所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述测量设备还包括机械臂和云台，所述云台设于所述机械臂上，所述视觉摄像头设于所述云台上，所述视觉摄像头能够跟随所述机械臂移动。
8.根据权利要求7所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述S53包括：
S531：所述四足机器人读取所述指定任务的信息，所述指定任务的信息包括拍摄目标的图像信息、拍摄目标的位置和预定的拍摄位置；
S532：所述四足机器人按照读取到的所述指定任务的信息对所述四足机器人的姿态进行调整；
S533：所述四足机器通过机械臂将所述视觉摄像头移动至预定的拍摄位置进行拍摄；
S534：对所述视觉摄像头拍摄的图像与拍摄目标的图像信息进行比对，如果检测到所述拍摄目标，则结束当前所述指定任务，继续进行巡检；如果未检测到所述拍摄目标，则将结果反馈给后台后结束当前指定任务。
9.根据权利要求7所述的一种基于视觉目标检测的四足机器人智能巡检方法，其特征在于，所述常态任务包括：对所述测量设备采集到的图像进行分析，判断采集到的图像中是否有不应出现在此处的单位，当发现不应存在的所述单位时，向后台进行反馈。
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