CN117092960B - 一种基于大数据的智能机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能机器人技术领域，公开了一种基于大数据的智能机器人控制系统，该系统通过对消杀区域内的人活动在时间上与空间上的分布进行分析，并安排智能机器人在人活动较少的时间才对对应的子区域进行消杀工作，这样能够降低消杀工作对对应子区域内的活动以及人的负面影响，另外通过合理的安排进行消杀工作的子区域的顺序，能够充分利用消杀资源，避免同一子区域两次消杀工作之间的间隔时间过长或过短；本发明还通过对消杀区域内各位置的人活动记录，经过大数据分析，在智能机器人进行消毒工作时，及时的对消杀强度进行调整，在保证消杀效果的同时，降低智能机器人对消杀区域的负面影响如消毒液对皮肤与呼吸道的刺激、消毒液对环境的腐蚀等。

Description

一种基于大数据的智能机器人控制系统

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体的，涉及一种基于大数据的智能机器人控制系统。

背景技术

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务，而随着智能机器人技术的发展与普及，智能机器人实现了对越来越多的领域的渗透。

利用机器人进行消毒能够降低工作人员的工作强度，降低消毒工作的人力成本，但是现有技术中消毒机器人在进行消毒工作时是按照预设路径进行运动，并进行消杀工作，这就导致消毒机器人经常在人多的场合进行消杀工作，而消杀所使用的紫外线、消毒液等会对人造成一定伤害，且消毒机器人在进行消毒工作时，会按照设定的强度进行消杀工作，这也导致在很多人活动量较小的区域也采用了较为饱和的消毒策略，从而对待消杀的环境造成了腐蚀、老化等伤害，为了解决上述问题，提供一种能够合理安排消毒机器人的消毒时间与消毒强度的方法，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的智能机器人控制系统，解决现有技术中消毒机器人在进行消杀工作时，对其周围的环境与人的负面影响较大的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的智能机器人控制系统，包括：

活动监控单元，对消杀区域中各子区域的图像信息进行采集；

定位单元，用于采集智能机器人的位置信息；

BIM单元，用于建立消杀区域的三维模型，获取各子区域在消杀区域中的位置；

控制器，用于对智能机器人对各子区域进行消杀的时间与消杀强度进行控制；

控制器的工作方法包括如下步骤：

第一步，将消杀区域划分为若干个子区域；

第二步，将消杀区域的开放时间划分为n个开放时段，将各开放时段按照时间顺序依次标记为t1、t2、…、tn；

将其中一个开放时段标记为试验时段；将其中一个子区域标记为试验子区域；获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在试验时段对应的活动热度Hj，其中1≤j≤n；

第三步，获取试验子区域在过去的m个开放时间中，各开放时段对应的活动热度Hj；

将Hj按照从小到大的顺序依次排序后，将前α%的Hj对应的开放时段标记为试验子区域的优质工作时段；其中α为预设值；

获取消杀区域中各子区域的优质工作时段；

第四步，当一个子区域处于优质工作时段，且该子区域距离上一次完成消杀工作的时间tx满足|tx-txy|≤txy1时，通过智能机器人对该子区域进行消杀工作；

其中txy为预设的最佳消毒间隔时间，txy1为预设值；

在智能机器人完成一个子区域的消杀工作时，将该子区域标记为起点子区域，通过BIM单元建立的三维模型获取以起点子区域为中心，预设范围内的其他子区域的位置信息，将在这些其他子区域标记为匹配子区域；

在智能机器人完成起点子区域的消杀工作时，获取各匹配子区域与起点子区域之间的距离q，获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离上一次完成消杀工作的时间tx1；

获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离当前时刻的时间tx2；

在根据公式G=λ1*q+λ2*tx2+λ3*|tx1-txy|计算得到各匹配子区域对应的匹配系数G；

其中λ1、λ2与λ3均为预设系数；其中tx为预设时间值；

将对应匹配系数最小的匹配子区域作为对应智能机器人的下一个进行消杀工作的子区域。

作为本发明的进一步方案，第一步中划分子区域的方法为：相邻子区域之间不重合，且当一个独立空间的面积小于预设值a1时，则将该独立空间作为一个子区域，当一个独立空间的面积大于等于预设值a1时，则将该独立区域划分为两个或两个以上的子区域；

在对面积大于等于预设值a1的独立空间进行划分时，在对应子区域的面积r满足a1/2≤r≤a1的同时，k的取值选最小值，其中k=R/r，R为对应独立空间的面积。

作为本发明的进一步方案，试验子区域在试验时段内的活动热度Hj的计算方法为：

通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析获取在得到对应一帧图像时试验子区域内的实时活动人数p；

将在该试验时段内试验子区域中的实时活动人数U标记为Ui，其中1≤i≤k，k为一个试验时段内采集的帧图像的数量；

根据公式 计算得到对应试验时段内采集的k个Ui值之间的分散系数F；

当F≤F1时，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；当F＞F1时，则按照|Ui-Up|从大到小的顺序依次删除对应的Uj值，直至F≤F1成立，若b/k≤σ，则将未被删除的Ui值的平均值作为试验子区域的活动热度h；若b/k＞σ，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；

其中F1为预设值； ，σ为预设比例系数，b为被删除Uj值的数量；

获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在对应的m个试验时段对应的活动热度h，将一个能代表这m个活动热度h值的特征的值标记为对应子区域在对应试验时段内的活动热度Hj。

作为本发明的进一步方案，σ取值为0.65。

作为本发明的进一步方案，控制器对消杀强度进行调整的方法为：

S1、通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析，获取图像中活动的人在试验子区域中的位置坐标；

S2、依次获取在m个开放时间中，活动监控单元在试验时段中获取的试验子区域的图像中，活动的人在试验子区域中的位置坐标；建立试验子区域的地面区域图像，将得到的活动的人的位置坐标在该地面区域图像中进行标注；

S3、将试验子区域的地面区域图像划分为若干个定位域，获取各定位域中坐标点的数量ds；

S4、当智能机器人在对试验子区域进行消杀时，通过定位单元获取智能机器人在试验子区域中的位置信息，并获取以智能机器人为中心，半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值；

S5、根据公式θ=(β1*dsp+β2*dsmax)/ds1计算得到强度系数θ，且当θ的计算值大于1时，θ最终取值为1；

其中β1与β2均为预设系数，β1+β2=1，dsp为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值的平均值，dsmax为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值中的最大值；

ds1为预设值，且当β1*dsp+β2*dsmax≥ds1时，即θ≥1时，智能机器人按照最强的消杀强度进行消杀工作；

当θ≤θ1时，智能机器人按照预设最低消杀强度进行消杀工作。

本发明的有益效果：

1、本发明通过对消杀区域内的人活动在时间上与空间上的分布进行分析，并安排智能机器人在人活动较少的时间才对对应的子区域进行消杀工作，这样能够降低消杀工作对对应子区域内的活动以及人的负面影响，另外还通过合理的安排进行消杀工作的子区域的顺序，能够充分利用消杀资源，避免同一子区域两次消杀工作之间的间隔时间过长或过短；

2、本发明通过消杀区域内各位置的人活动记录，经过大数据分析，在智能机器人进行消毒工作时，及时的对消杀强度进行调整，在保证消杀效果的同时，能够降低智能机器人对消杀区域的负面影响如消毒液对皮肤与呼吸道的刺激、消毒液对环境的腐蚀等，同时还能够节约消毒资源。

具体实施方式

下面将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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于大数据的智能机器人控制系统，包括：

活动监控单元，为高清摄像头，用于对消杀区域中各子区域的图像信息进行采集；

定位单元，用于采集智能机器人的位置信息，并将其传输至控制器；

BIM单元，用于建立消杀区域的三维模型，获取各子区域在消杀区域中的位置；

控制器，用于对智能机器人对各子区域进行消杀的时间与消杀强度进行控制。

控制器的工作方法包括如下步骤：

第一步，将消杀区域划分为若干个子区域，相邻子区域之间不重合，且当一个独立空间的面积小于预设值a1时，则将该独立空间作为一个子区域，反之，当一个独立空间的面积大于等于预设值a1时，则将该独立区域划分为两个或两个以上的子区域；

所述独立空间是指对应空间通过墙面等隔绝结构与其他区域相隔离；

在对面积大于等于预设值a1的独立空间进行划分时，在对应子区域的面积r满足a1/2≤r≤a1的同时，k的取值尽可能小，其中k=R/r，R为对应独立空间的面积；

第二步，通过活动监控单元对各子区域内的实时活动人数进行监控；

具体的，将消杀区域的开放时间划分为n个开放时段，将各开放时段按照时间顺序依次标记为t1、t2、…、tn；

将其中一个开放时段标记为试验时段；

将其中一个子区域标记为试验子区域；

获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在试验时段对应的活动热度Hj，其中1≤j≤n；

具体的，试验子区域在试验时段内的活动热度Hj的计算方法为：

通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析获取在得到对应一帧图像时试验子区域内的实时活动人数p；

将在该试验时段内试验子区域中的实时活动人数U标记为Ui，其中1≤i≤k，k为一个试验时段内采集的帧图像的数量；

根据公式 计算得到对应试验时段内采集的k个Ui值之间的分散系数F；

当F≤F1时，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；

当F＞F1时，则按照|Ui-Up|从大到小的顺序依次删除对应的Uj值，直至F≤F1成立，若b/k≤σ，则将未被删除的Ui值的平均值作为试验子区域的活动热度h；

若b/k＞σ，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；

其中F1为预设值； ，σ为预设比例系数，b为被删除Uj值的数量；

在本发明的一个实施例中，σ取值为0.65；

获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在对应的m个试验时段对应的活动热度h，将一个能代表这m个活动热度h值的特征的值标记为对应子区域在对应试验时段内的活动热度Hj；

第三步，获取试验子区域在过去的m个开放时间中，各开放时段对应的活动热度Hj；

将Hj按照从小到大的顺序依次排序后，将前α%的Hj对应的开放时段标记为试验子区域的优质工作时段；

其中α为预设值，在本发明的一个实施例中，α取值为20；

进而获取消杀区域中各子区域的优质工作时段；

第四步，当一个子区域处于优质工作时段，且该子区域距离上一次完成消杀工作的时间tx满足|tx-txy|≤txy1时，通过智能机器人对该子区域进行消杀工作；

其中txy为预设的最佳消毒间隔时间，txy1为预设值；

在智能机器人完成一个子区域的消杀工作时，将该子区域标记为起点子区域，通过BIM单元建立的三维模型获取以起点子区域为中心，预设范围内的其他子区域的位置信息，将在这些其他子区域标记为匹配子区域；

在智能机器人完成起点子区域的消杀工作时，获取各匹配子区域与起点子区域之间的距离q，获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离上一次完成消杀工作的时间tx1；

获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离当前时刻的时间tx2；

在根据公式G=λ1*q+λ2*tx2+λ3*|tx1-txy|计算得到各匹配子区域对应的匹配系数G；

其中λ1、λ2与λ3均为预设系数；

其中tx为预设时间值，其根据消杀周期进行设定；

将对应匹配系数最小的匹配子区域作为对应智能机器人的下一个进行消杀工作的子区域；

本发明通过对消杀区域内的人活动在时间上与空间上的分布进行分析，并安排智能机器人在人活动较少的时间才对对应的子区域进行消杀工作，这样能够降低消杀工作对人与环境的负面影响，另外还通过合理的安排进行消杀工作的子区域的顺序，能够充分利用消杀资源，避免同一子区域两次消杀工作之间的间隔时间过长或过短；

在本发明的一个实施例中，当智能机器人对子区域进行消杀工作时，还能够根据智能机器人位置的不同对消杀强度进行调整，具体的，包括如下步骤：

S1、通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析，获取图像中活动的人在试验子区域中的位置坐标；

S2、依次获取在m个开放时间中，活动监控单元在试验时段中获取的试验子区域的图像中，活动的人在试验子区域中的位置坐标；

建立试验子区域的地面区域图像，将得到的活动的人的位置坐标在该地面区域图像中进行标注；

S3、将试验子区域的地面区域图像划分为若干个定位域，获取各定位域中坐标点的数量ds；

S4、当智能机器人在对试验子区域进行消杀时，通过定位单元获取智能机器人在试验子区域中的位置信息，并获取以智能机器人为中心，半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值；

S5、根据公式θ=(β1*dsp+β2*dsmax)/ds1计算得到强度系数θ，且当θ的计算值大于1时，θ最终取值为1；

其中β1与β2均为预设系数，β1+β2=1，dsp为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值的平均值，dsmax为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值中的最大值；

ds1为预设值，且当β1*dsp+β2*dsmax≥ds1时，即θ≥1时，智能机器人按照最强的消杀强度进行消杀工作；

当θ≤θ1时，智能机器人按照预设的最低消杀强度进行消杀工作；

需要注意的是，智能机器人的所述消杀强度是指智能机器人对环境的消杀能力的强度，具体举例如下：对于雾化消毒机器人，其消杀强度为雾化消毒液的输出流量，对于紫外线消毒机器人，其消杀强度为紫外线的强度；

该步骤通过消杀区域内各位置的人活动记录，经过大数据分析，在智能机器人进行消毒工作时，及时的对消杀强度进行调整，在保证消杀效果的同时，能够降低智能机器人对消杀区域的负面影响如消毒液对皮肤与呼吸道的刺激、消毒液对环境的腐蚀等，同时还能够节约消毒资源。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于大数据的智能机器人控制系统，其特征在于，包括：

活动监控单元，对消杀区域中各子区域的图像信息进行采集；

定位单元，用于采集智能机器人的位置信息；

BIM单元，用于建立消杀区域的三维模型，获取各子区域在消杀区域中的位置；

控制器，用于对智能机器人对各子区域进行消杀的时间与消杀强度进行控制；

控制器的工作方法包括如下步骤：

第一步，将消杀区域划分为若干个子区域；

第二步，将消杀区域的开放时间划分为n个开放时段，将各开放时段按照时间顺序依次标记为t1、t2、…、tn；

将其中一个开放时段标记为试验时段；将其中一个子区域标记为试验子区域；获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在试验时段对应的活动热度Hj，其中1≤j≤n；

第三步，获取试验子区域在过去的m个开放时间中，各开放时段对应的活动热度Hj；

将Hj按照从小到大的顺序依次排序后，将前α%的Hj对应的开放时段标记为试验子区域的优质工作时段；其中α为预设值；

获取消杀区域中各子区域的优质工作时段；

第四步，当一个子区域处于优质工作时段，且该子区域距离上一次完成消杀工作的时间tx满足|tx-txy|≤txy1时，通过智能机器人对该子区域进行消杀工作；

其中txy为预设的最佳消毒间隔时间，txy1为预设值；

在智能机器人完成一个子区域的消杀工作时，将该子区域标记为起点子区域，通过BIM单元建立的三维模型获取以起点子区域为中心，预设范围内的其他子区域的位置信息，将在这些其他子区域标记为匹配子区域；

在智能机器人完成起点子区域的消杀工作时，获取各匹配子区域与起点子区域之间的距离q，获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离上一次完成消杀工作的时间tx1；

获取各匹配子区域最近的能进行消杀工作的起始时刻距离当前时刻的时间tx2；

在根据公式G=λ1*q+λ2*tx2+λ3*|tx1-txy|计算得到各匹配子区域对应的匹配系数G；

其中λ1、λ2与λ3均为预设系数；其中tx为预设时间值；

将对应匹配系数最小的匹配子区域作为对应智能机器人的下一个进行消杀工作的子区域；

控制器对消杀强度进行调整的方法为：

S1、通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析，获取图像中活动的人在试验子区域中的位置坐标；

S2、依次获取在m个开放时间中，活动监控单元在试验时段中获取的试验子区域的图像中，活动的人在试验子区域中的位置坐标；建立试验子区域的地面区域图像，将得到的活动的人的位置坐标在该地面区域图像中进行标注；

S3、将试验子区域的地面区域图像划分为若干个定位域，获取各定位域中坐标点的数量ds；

S4、当智能机器人在对试验子区域进行消杀时，通过定位单元获取智能机器人在试验子区域中的位置信息，并获取以智能机器人为中心，半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值；

S5、根据公式θ=(β1*dsp+β2*dsmax)/ds1计算得到强度系数θ，且当θ的计算值大于1时，θ最终取值为1；

其中β1与β2均为预设系数，β1+β2=1，dsp为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值的平均值，dsmax为半径为g的圆形覆盖范围内各定位域对应的ds值中的最大值；

ds1为预设值，且当β1*dsp+β2*dsmax≥ds1时，即θ≥1时，智能机器人按照最强的消杀强度进行消杀工作；

当θ≤θ1时，智能机器人按照预设最低消杀强度进行消杀工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能机器人控制系统，其特征在于，第一步中划分子区域的方法为：相邻子区域之间不重合，且当一个独立空间的面积小于预设值a1时，则将该独立空间作为一个子区域，当一个独立空间的面积大于等于预设值a1时，则将该独立空间划分为两个或两个以上的子区域；

在对面积大于等于预设值a1的独立空间进行划分时，在对应子区域的面积r满足a1/2≤r≤a1的同时，k的取值选最小值，其中k=R/r，R为对应独立空间的面积。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能机器人控制系统，其特征在于，试验子区域在试验时段内的活动热度Hj的计算方法为：

通过活动监控单元在试验时段内每隔预设时间ty获取一帧试验子区域的图像，对各图像信息进行分析获取在得到对应一帧图像时试验子区域内的实时活动人数p；

将在该试验时段内试验子区域中的实时活动人数U标记为Ui，其中1≤i≤k，k为一个试验时段内采集的帧图像的数量；

根据公式计算得到对应试验时段内采集的k个Ui值之间的分散系数F；

当F≤F1时，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；当F＞F1时，则按照|Ui-Up|从大到小的顺序依次删除对应的Uj值，直至F≤F1成立，若b/k≤σ，则将未被删除的Ui值的平均值作为试验子区域的活动热度h；若b/k＞σ，则将Up作为对应试验时段内试验子区域的活动热度h；

其中F1为预设值；，σ为预设比例系数，b为被删除Uj值的数量；

获取在连续的m个开放时间中，试验子区域在对应的m个试验时段对应的活动热度h，将一个能代表这m个活动热度h值的特征的值标记为对应子区域在对应试验时段内的活动热度Hj。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的智能机器人控制系统，其特征在于，σ取值为0.65。