CN114084758A - 一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法 - Google Patents

一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法。通过在机器人中设置深度摄像机获取图像，并根据在工控机中预置的图像识别算法识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息，根据目标楼层确定在电梯间门口以及电梯间内需要按下的目标按钮及其位置，并通过计算机械手与目标按钮之间的距离，控制机械手移动至目标按钮的位置并按下目标按钮，实现机器人自行上下电梯，进而实现机器人通过电梯在楼层间移动，完成自由巡检。采用本发明的方案，机器人自行上下电梯，无需与梯控主机交互，解决了现有技术中需要在电梯中加装梯控主机造成成本升高的问题。

Description

一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法
技术领域
本发明涉及智慧消防技术领域，尤其涉及一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法。
背景技术
随着科技的不断进步和发展，机器人技术得到了广泛的推广和应用。比如机器人在高楼中可以通过上下电梯在楼层间移动。
目前，为了实现机器人上下电梯在楼层间移动，普遍采用的方法是通过机器人与梯控主机之间的无线交互。
而要实现机器人与梯控主机之间的无线交互，就必须对现有的电梯加装支持可以与机器人无线交互的梯控主机。这种方式从费用和周期上都极大的增加了成本，不利于推广应用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了如下技术方案。
本发明一方面提供了一种机器人自行上下电梯的方法，包括：
根据获取到的图像，识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息；
根据上楼/下楼按钮的位置信息以及目标楼层与所在楼层的关系，控制机械手臂至上楼/下楼按钮的位置并按下上楼/下楼按钮；
若电梯门打开、上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，控制机器人移入电梯间并自转至面朝电梯门，否则，控制机械手臂重复按下上楼/下楼按钮直至上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，等待电梯门打开；
根据楼层数字按钮的位置信息以及目标楼层的信息，控制机械手臂至目标楼层数字按钮的位置并按下目标楼层数字按钮；
若目标楼层数字按钮被点亮，则等待电梯运行并判断所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息是否一致，否则控制机械手臂重复按下目标楼层数字按钮直至被点亮且电梯门关闭；
若所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息一致且电梯门打开，控制机器人移出电梯间。
优选地，所述根据上楼/下楼按钮的位置信息以及目标楼层与所在楼层的关系，控制机械手臂至上楼/下楼按钮的位置并按下上楼/下楼按钮包括：
根据目标楼层与所在楼层的关系，在上楼/下楼按钮中确定目标按钮；
根据上楼/下楼按钮的位置信息确定目标按钮的位置信息，计算得到机械手至目标按钮的横向距离和纵向距离；
移动机械手至目标按钮，并按照预置力度按下目标按钮。
优选地，所述根据楼层数字按钮的位置信息以及目标楼层的信息，控制机械手臂至目标楼层数字按钮的位置并按下目标楼层数字按钮包括：
根据目标楼层的信息，在楼层数字按钮中确定目标按钮；
根据楼层数字按钮的位置信息确定目标按钮的位置信息，计算得到机械手至目标按钮的横向距离和纵向距离；
移动机械手至目标按钮，并按照预置力度按下目标按钮。
优选地，所述获取到的图像包括在电梯间门口获取到的图像以及在电梯间获取到的图像；
所述在电梯间门口获取到的图像包括上楼/下楼按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像；
所述在电梯间获取到的图像包括关门/开门/楼层数字按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像。
本发明另一方面提供了一种机器人自行上下电梯巡检的方法，包括：
根据各楼层地图，若机器人到达电梯间门口，则按照上述的机器人自行上下电梯的方法自行上下电梯；
按照预置的巡检路线进行巡检，所述巡检路线包括巡检的楼层顺序，以及在每个楼层的巡检路线。
本发明第三方面提供了一种工控机，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行上述的机器人自行上下电梯和巡检的方法。
本发明第四方面提供了一种机器人，包括上述的工控机，还包括与所述工控机数据连接的轮式底盘、深度摄像机、机械手臂和导航雷达；
所述轮式底盘用于机器人的移动及转动；
所述深度摄像机用于获取图像；
所述机械手臂用于按下按钮；
所述导航雷达用于确定机器人的位置。
优选地，所述轮式底盘采用四轮驱动，且四轮采用差速轮以实现机器人原地自转。
优选地，所述机械手臂包括机械臂和机械手，所述机械手安装在所述机械臂上。
优选地，所述机械臂采用六轴机械臂。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的机器人及其自行上下电梯、巡检的方法，通过设置深度摄像机获取图像，并根据图像识别算法识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息，确定目标按钮及其位置，通过计算机械手与目标按钮之间的距离，控制机械手臂移动至目标按钮的位置并按下目标按钮，实现机器人自行上下电梯，到达目标楼层，进而实现机器人通过电梯在楼层间移动，完成自由巡检。
附图说明
图1为本发明实施例一所述机器人自行上电梯的方法流程示意图；
图2为本发明实施例二所述机器人自行下电梯的方法流程示意图；
图3为本发明实施例三所述机器人自行上下电梯巡检的方法流程示意图；
图4为本发明实施例四所述机器人的结构示意图；
图中，各符号的含义如下：
1-轮式底盘、2-工控机、3-支架、4-导航雷达、5-机械臂、6-深度摄像机、7-机械手、8-天线。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
本发明提供的方法可以在如下的终端环境中实施，该终端可以包括一个或多个如下部件：处理器、存储器和显示屏。其中，存储器中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现下述实施例所述的方法。
处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器利用各种接口和线路连接整个终端内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器内的数据，执行终端的各种功能和处理数据。
存储器可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令。
显示屏用于显示各个应用程序的用户界面。
除此之外，本领域技术人员可以理解，上述终端的结构并不构成对终端的限定，终端可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。比如，终端中还包括射频电路、输入单元、传感器、音频电路、电源等部件，在此不再赘述。
本发明为了解决现有技术中存在的问题，避免在现有电梯中加装梯控主机，实现机器人模拟真实的人自行上下电梯，提供了一种机器人及其自行上下电梯、巡检的方法。
其中，一种机器人自行上下电梯的方法，包括：
根据获取到的图像，识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息；
根据上楼/下楼按钮的位置信息以及目标楼层与所在楼层的关系，控制机械手臂至上楼/下楼按钮的位置并按下上楼/下楼按钮；
若电梯门打开、上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，控制机器人移入电梯间并自转至面朝电梯门，否则，控制机械手臂重复按下上楼/下楼按钮直至上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，等待电梯门打开；
根据楼层数字按钮的位置信息以及目标楼层的信息，控制机械手臂至目标楼层数字按钮的位置并按下目标楼层数字按钮；
若目标楼层数字按钮被点亮，则等待电梯运行并判断所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息是否一致，否则控制机械手臂重复按下目标楼层数字按钮直至被点亮且电梯门关闭；
若所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息一致且电梯门打开，控制机器人移出电梯间。
其中，获取到的图像包括在电梯间门口获取到的图像以及在电梯间获取到的图像。
根据现有的电梯设置，机器人上电梯之前，在电梯间门口会获得电梯外的图像，包括上楼/下楼按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像；机器人进入电梯并面对电梯门之后，在电梯间会获得电梯内的图像，包括关门/开门/楼层数字按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像。
根据获得的图像，可以通过预置的图像识别算法对图像进行识别，获得与图像对应的信息，比如，根据上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像可以分别识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息。
机器人获取到相关信息后，就可以根据预置程序进行相应的判断，并按下对应的按钮，移入或移出电梯，实现机器人自行上下电梯和巡检，具体的实现过程通过以下实施例加以详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种机器人自行上电梯的方法，包括：
S101，机器人在电梯间门口，根据目标楼层与所在楼层的关系，在上楼/下楼按钮中确定目标按钮。比如，机器人所在楼层为一层，目标楼层为三层，则确定目标按钮为“△”(在现有的电梯中，一般采用“△”表示上楼)。
S102，对上楼/下楼按钮的位置图像进行识别，得到上楼/下楼按钮的位置信息；
S103，根据S102得到的位置信息确定目标按钮“△”的位置信息，计算得到机械手至目标按钮“△”的横向距离和纵向距离；
S104，移动机械手至目标按钮“△”，并按照预置力度按下目标按钮“△”。
若机器人按下电梯的“△”按钮后，电梯门打开。
机器人获取电梯门打开的图像以及“△”按钮被点亮且指示方向与目标方向一致的图像，并对该图像进行识别，得到电梯门打开的信息以及“△”按钮被点亮且指示方向与目标方向一致的信息，则控制机器人移入电梯间并自转至面朝电梯门。
若机器人按下电梯的“△”按钮后，电梯门未打开。
机器人获取电梯门关闭的图像，并对该图像进行识别，得到电梯门关闭的信息，则控制机械手臂重复按下“△”按钮直至“△”按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，等待电梯门打开。
该实施例中采用的方法可以避免由于机器人按下按钮力道不够导致电梯门未打开、或者机器人按错按钮导致电梯运行方向错误、或者电梯自身的问题导致电梯门未打开等情况的发生，保证机器人能够顺利的进入电梯。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了一种机器人自行下电梯的方法，包括：
S201，机器人移入电梯后会自转至面朝电梯门，获取到楼层数字按钮的位置图像，通过对该图像进行识别得到楼层数字按钮的位置信息；
S202，根据目标楼层的信息，在楼层数字按钮中确定目标按钮；比如，目标楼层为三层，则目标按钮为“3”；
S203，根据识别得到的楼层数字按钮的位置信息确定目标按钮“3”的位置信息，计算得到机械手至目标按钮“3”的横向距离和纵向距离；
S204，移动机械手至目标按钮“3”，并按照预置力度按下目标按钮“3”。
若机器人按下电梯的“3”按钮后，电梯门关闭。
机器人获取电梯门关闭的图像以及“3”按钮被点亮的图像，并对该图像进行识别，得到电梯门关闭的信息以及“3”按钮被点亮的信息，则等待电梯运行；机器人获取所在楼层指示数字的图像并识别出所在楼层指示数字的信息，并判断所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息是否一致，若所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息一致且电梯门打开，控制机器人移出电梯间。
若机器人按下电梯的“3”按钮后，电梯门未关闭。
机器人获取电梯门打开的图像，并对该图像进行识别，得到电梯门打开的信息，则控制机械手臂重复按下“3”按钮直至电梯门关闭、“3”按钮被点亮。机器人获取所在楼层指示数字的图像并识别出所在楼层指示数字的信息，并判断所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息是否一致，若所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息一致且电梯门打开，控制机器人移出电梯间。
该实施例中采用的方法可以避免由于机器人按下按钮力道不够导致电梯门未关闭、或者机器人按错按钮导致电梯所去楼层错误、或者电梯自身的问题导致电梯门未关闭等情况的发生，保证机器人能够顺利的移出电梯至目标楼层。
实施例三
如图3所示，本发明实施例提供了一种机器人自行上下电梯巡检的方法，包括：
S301，在机器人中预置各楼层地图和巡检路线，所述巡检路线包括巡检的楼层顺序，以及在每个楼层的巡检路线；
S302，机器人按照巡检的楼层顺序，通过自行上下电梯在楼层间移动，在目标楼层，按照各个楼层的巡检路线进行巡检；根据所在楼层地图，若机器人到达电梯间门口，则按照实施例一所述的机器人自行上电梯的方法自行上电梯；进入电梯后，按照实施例二所述的机器人自行下电梯的方法自行按下目标楼层按钮，到达目标楼层后自行下电梯。
实施例四
如图4所示，本发明实施例提供了一种机器人，包括工控机2，还包括与所述工控机2数据连接的轮式底盘1、深度摄像机6、机械手臂和导航雷达4；
所述工控机2包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行实施例一至实施例三所述的方法；
所述轮式底盘1用于机器人的移动及转动；
所述深度摄像机6用于获取图像；
所述机械手臂用于按下按钮；
所述导航雷达4用于确定机器人的位置。
其中，所述轮式底盘1可以采用四轮驱动，且四轮采用差速轮以实现机器人原地自转，从而可以实现机器人进入电梯后能够自转至朝电梯门的方向。
本实施例中，所述机械手臂可以包括机械臂5和机械手7，所述机械手7安装在所述机械臂5上。进一步地，还可以包括支架3，用于将机械臂安装在支架上。支架可以安装在工控机上。
本发明实施例中，所述机械臂5可以采用六轴机械臂，可以进行灵活的运转，保证机械手能够顺利的按下按钮。机械手可以设置为一根手指，且直径可以采用2cm。
本实施例中，为了保证导航雷达能够正常的工作，还设置有天线8。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机器人自行上下电梯的方法，其特征在于，包括：
根据获取到的图像，识别出上楼/下楼/关门/开门/楼层数字按钮的位置信息、电梯门关闭/打开的信息、按钮被点亮的信息、所在楼层指示数字的信息；
根据上楼/下楼按钮的位置信息以及目标楼层与所在楼层的关系，控制机械手臂至上楼/下楼按钮的位置并按下上楼/下楼按钮；
若电梯门打开、上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，控制机器人移入电梯间并自转至面朝电梯门，否则，控制机械手臂重复按下上楼/下楼按钮直至上楼/下楼按钮被点亮且指示方向与目标方向一致，等待电梯门打开；
根据楼层数字按钮的位置信息以及目标楼层的信息，控制机械手臂至目标楼层数字按钮的位置并按下目标楼层数字按钮；
若目标楼层数字按钮被点亮，则等待电梯运行并判断所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息是否一致，否则控制机械手臂重复按下目标楼层数字按钮直至被点亮且电梯门关闭；
若所在楼层指示数字的信息与目标楼层数字信息一致且电梯门打开，控制机器人移出电梯间。
2.如权利要求1所述的机器人自行上下电梯的方法，其特征在于，所述根据上楼/下楼按钮的位置信息以及目标楼层与所在楼层的关系，控制机械手臂至上楼/下楼按钮的位置并按下上楼/下楼按钮包括：
根据目标楼层与所在楼层的关系，在上楼/下楼按钮中确定目标按钮；
根据上楼/下楼按钮的位置信息确定目标按钮的位置信息，计算得到机械手至目标按钮的横向距离和纵向距离；
移动机械手至目标按钮，并按照预置力度按下目标按钮。
3.如权利要求1所述的机器人自行上下电梯的方法，其特征在于，所述根据楼层数字按钮的位置信息以及目标楼层的信息，控制机械手臂至目标楼层数字按钮的位置并按下目标楼层数字按钮包括：
根据目标楼层的信息，在楼层数字按钮中确定目标按钮；
根据楼层数字按钮的位置信息确定目标按钮的位置信息，计算得到机械手至目标按钮的横向距离和纵向距离；
移动机械手至目标按钮，并按照预置力度按下目标按钮。
4.如权利要求1所述的机器人自行上下电梯的方法，其特征在于，所述获取到的图像包括在电梯间门口获取到的图像以及在电梯间获取到的图像，
所述在电梯间门口获取到的图像包括上楼/下楼按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像；
所述在电梯间获取到的图像包括关门/开门/楼层数字按钮的位置图像、电梯门关闭/打开的图像、按钮被点亮的图像、所在楼层指示数字的图像。
5.一种机器人自行上下电梯巡检的方法，其特征在于，包括：
根据各楼层地图，若机器人到达电梯间门口，则按照权利要求1-4任一项所述的机器人自行上下电梯的方法自行上下电梯；
按照预置的巡检路线进行巡检，所述巡检路线包括巡检的楼层顺序，以及在每个楼层的巡检路线。
6.一种工控机，其特征在于，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有多条指令，所述指令可被所述处理器加载并执行，以使所述处理器能够执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
7.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求6所述的工控机，还包括与所述工控机数据连接的轮式底盘、深度摄像机、机械手臂和导航雷达；
所述轮式底盘用于机器人的移动及转动；
所述深度摄像机用于获取图像；
所述机械手臂用于按下按钮；
所述导航雷达用于确定机器人的位置。
8.如权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述轮式底盘采用四轮驱动，且四轮采用差速轮以实现机器人原地自转。
9.如权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述机械手臂包括机械臂和机械手，所述机械手安装在所述机械臂上。
10.如权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述机械臂采用六轴机械臂。
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