CN205507540U - 一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人 - Google Patents
一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种针对小区、工厂及其它需要巡逻的场所进行高强度巡逻的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,属于自动化与机器人领域。包括上位机和下位机,所述上位机和下位机相互连接,所述上位机包括服务器、监视器、控制平台,所述下位机包括智能巡逻平台、双目定位视觉模块、控制与通讯模块、电源模块、救援机械手。本实用新型具备自主导航、自动避障、自主学习、自动报警、人工救援、自动数据上传及人脸识别等功能,可以对不同地区的多台机器人进行统一协作、管理和控制,实现对某一区域的重点监控和巡逻,大大节省人力物力,降低了机器人的管理和使用成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种针对小区、工厂及其它需要巡逻的场所进行高强度巡逻的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,该机器人具备自主导航、自动避障、自主学习、自动报警、人工救援、自动数据上传及人脸识别等功能,属于自动化与机器人领域。
背景技术
目前,随着社会经济的发展,一些超市、商场、医院等场所等需要的安保人员和安防产品日益增多。尤其是对于小区和学校等场所,白天或者夜间都需要安保人员进行巡逻和巡更。但是随着中国老龄化现象的日益加重,安保人员急剧紧缺,因此急需一种能代替安保人员进行自动巡逻的智能机器人。
尤其是对于小区等常封闭环境,该机器人最好具备人脸识别功能,当机器人检测到小区内有陌生人面孔时,且该陌生人为独行者时,机器人能及时将陌生人的图像存入数据库,后期若发生盗窃等案件,可将图像调出用以分析;另外,该机器人可以实现对陌生人等的后续跟踪,用以识别陌生人的各类动作。
当前,市场上出现了较多的智能安防系统、巡逻机器人。实用新型专利201220365083.0实用新型了一种基于人脸识别的安保机器人,涉及一种基于人脸识别的安保机器人,该实用新型的基于人脸识别的安保机器人,在现有安保机器人中加入人脸识别功能,使工作人员与安保机器人的交流更方便、更人性化。但是该机器人只是实现了工作人员与安保机器人之间的人脸识别功能,并没有将人脸识别功能应用到对陌生人的检测中去。另外此类机器人并不具备自主导航、自主学习等功能,无法实现完全的自主值守和巡逻。
实用新型专利201510129977.8则公布了一种具有多种报警装置的小区智能系统,该实用新型涉及具有多种报警装置的小区智能系统,包括监控中心等。该实用新型能将小区的治安管理监控实况及时通知业主、对小区的进出人员以及进出车辆进行安全有效的管理,从而避免了小区安全隐患以及资源被占用的问题。但是该类实用新型只是设计了基于多个报警装置的智能管理系统,并没有涉及相关的巡逻机器人,更没有涉及人脸识别及其它自动跟踪、自主学习功能。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足,提供一种针对小区、工厂及其它需要巡逻的场所进行高强度巡逻的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,该机器人具备自主导航、自动避障、自主学习、自动报警、人工救援、自动数据上传及人脸识别等功能。本实用新型对应的技术方案为:一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,包括:上位机1和下位机2。
所述上位机1包括:服务器1-1、监视器1-2、控制平台1-3。
详细的,所述服务器1-1用以存储来自下位机2的图像视频流、智能巡逻机器人的工作参数等信息,同时服务器上还安装有配套的应用软件,工作人员可以根据自身小区、学校等场所的建筑物分布等信息设定智能巡逻机器人的巡逻路径及重点巡逻区域等。
所述监视器1-2用来监视来自下位机2的视频流或查看服务器1-1中的图像、视频信息及实时查看智能巡逻机器人的工作参数等。
所述控制平台1-3包括:主控制柜1-3-1、主控制器1-3-2、无线视频接收模块1-3-3、GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5、稳压模块1-3-6。
详细的,主控制器1-3-2、无线视频接收模块1-3-3、GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5、和稳压模块1-3-6安装固定在主控制柜1-3-1中,其中,稳压模块1-3-6直接和家用220V交流电连接,提供稳定的直流电,为后续的模块提供电能。所述无线视频接收模块1-3-3一方面和服务器1-1连接,用以将来下下位机2的视频流存储至服务器1-1中;另一方面,还与监视器1-2连接,用以将下位机2中的智能巡逻机器人的工作状态实时显示出来,供相关工作人员观看或在对巡逻机器人进行干预等操作时提供操作基础。所述GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5和主控制器1-3-2连接。一方面,GPRS模块1-3-4可以接收来自下位机2中的GPRS无线模块2-3-5的数据,了解智能巡逻机器人的工作状态等信息;另一方面,工作人员还可以操纵控制按键模块1-3-5,通过主控制器1-3-2和GPRS模块1-3-4向下位机2中的GPRS无线模块2-3-5发送相关指令,从而干预和控制智能巡逻机器人实施一系列动作。
所述下位机2包括:智能巡逻平台2-1、双目定位视觉模块2-2、控制与通讯模块2-3、电源模块2-4、救援机械手2-5。
所述智能巡逻底盘2-1为了适用多种环境,例如小区、学校等,考虑到小区、学校等内的道路不平和崎岖等因素,全地形履带机器车2-1-1,该移动平台结构紧凑、适应性能强,运行平稳,适用于恶劣环境中作业。该移动平台可以实现直行、原地转圈、转弯和后退等功能,而且独有的履带系统可以轻松越过普通的路障或者沟壑等。
所述双目定位视觉模块2-2包括:双目视觉摄像机2-2-1、二维云台2-2-2。详细的,双目视觉摄像机2-2-1,数量为两个,且平行放置,用以实现对路面障碍物或行人的三维坐标定位和识别功能;二维云台2-2-2为两个自由度机械臂,安装在智能巡逻平台2-1的前端,且双目视觉摄像机2-2-1安装在二维云台2-2-2的顶部,通过二维云台2-2-2的在空间的转动,间接的带动双目视觉摄像机2-2-1运动,效果为:双目视觉摄像机2-2-1可以对智能巡逻平台2-1所在地点的任意视角可见可观。
所述控制与通讯模块2-3包括:次控制器2-3-1、无线视频发射模块2-3-2、差分GPS模块2-3-3、惯性导航模块2-3-4、GPRS无线模块2-3-5、次控制柜2-3-6、高速图像处理单元2-3-7。
详细的,次控制器2-3-1、无线视频发射模块2-3-2、差分GPS模块2-3-3、高速图像处理单元2-3-7、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5均放置在次控制柜2-3-6中。其中,无线视频发射模块2-3-2和双目视觉摄像机2-2-1连接,双目视觉摄像机2-2-1和高速图像处理单元2-3-7连接,用以将采集的外界图像视频流处理分析;且高速图像处理单元2-3-7与次控制器2-3-1连接,用以将分析处理后的图像信息等发送至次控制器2-3-1,供进一步的分析和处理。差分GPS模块2-3-3、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5连接次控制器2-3-1,其中,差分GPS模块2-3-3用以提供智能巡逻平台2-1所在点的GPS坐标位置,该点的GPS坐标位置不仅可以供次控制器2-3-1进行信息融合、控制使用,而且还可以通过GPRS无线模块2-3-5将坐标值发送至上位机1中,供工作人员参考和记录,另外该GPS信息还被惯性导航模块2-3-4使用,用以向次控制器2-3-1进一步的导航通过地理位置基础。其中惯性导航模块2-3-4主要用于将上位机1中设定的机器人巡逻录像和重点巡逻区域等信息融合和转化,供次控制器2-3-1进行控制与决策。而其中的GPRS无线模块2-3-5,一方面可以用来发送智能巡逻机器人的工作状态等参数到上位机1中的GPRS模块1-3-4;另一方面,该GPRS无线模块2-3-5还可以接受来自上位机1中的GPRS模块1-3-4的控制指令,实现工作人员在办公室或者监控室对机器人的人工干预、人工救援或手动救援的功能。
电源模块2-4包括:大容量磷酸铁锂电池2-4-1、电源稳压模块2-4-2。大容量磷酸铁锂电池2-4-1连接电源稳压模块2-4-2,将自身的电压稳定后,通过下位机2中的控制与通讯模块2-3连接,提供电能。
所述救援机械手2-5为4—6自由度的机械手,机械手上可以安装特定的工具,如扩张钳、机械锤等工具,实现对小区居民或建筑物等的救援工作,当然该种功能需通过相关工作人员的人工干预和控制。
一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻和救援机器人系统,主要具备以下功能:
自主导航:机器人可以通过双目视觉摄像机2-2-1、次控制器2-3-1、差分GPS模块2-3-3、高速图像处理单元2-3-7、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5实现自主导航,通过工作人员在上位机1中的服务器1-1上设定巡逻路线和重点巡逻区域,智能巡逻机器人可以实现自主导航行走和巡逻。
自动避障:当智能巡逻机器人按照既定路线进行巡逻时,如果在前方道路上遇到障碍物或者临时汽车、行人时,次控制器2-3-1可以通过双目视觉摄像机2-2-1得到的录像信息,及时避让甚至掉头运行等。
自主学习:当智能巡逻机器人按照既定路线进行巡逻时,如果在前方道路上遇到新加装的永久障碍物,此时次控制器2-3-1通过双目视觉摄像机2-2-1得到的录像信息,及时避让甚至掉头运行,并且在下一次的巡逻过程中,也会绕开有障碍路线,并将该点的障碍物坐标值、周围环境状况等上传至上位机1中,完成学习过程。
自动报警:当智能巡逻机器人发生故障或者通过双目视觉摄像机2-2-1拍摄到可疑陌生人员,并且通过跟踪可疑人员发现该人员具有犯罪倾向或者犯罪行为时,次控制器2-3-1将报警信息通过GPRS无线模块2-3-5发送至上位机1中,并同时将报警信息发送至相关工作人员的手机中。
人工救援:当智能巡逻机器人发现小区、校园等区域内存在故障车辆、或者有其它需要得到帮助的人员时,次控制器2-3-1可以将请求救援信息通过GPRS无线模块2-3-5发送至上位机1中,并同时将信息发送至相关工作人员的手机中。此时工作人员可以在办公室或者监控室通过操控控制平台1-3实现对机器人上救援机械手2-5的操作,进而实现对需要救援的人员实现远程帮助。
自动数据上传:智能巡逻机器人实时的将自身的工作参数、外界环境的工作参数等上传至上位机1所在的服务器1-1中,共后续工作人员分析和改进。
人脸识别:在智能巡逻机器人投入使用前,需要工作人员将该区域内的人的脸部图片存入服务器1-1中;由于该智能巡逻机器人具备人脸识别功能,在行进过程中,遇到行人时,可以自动拍照并比对服务器1-1中的数据。当机器人检测到小区内有陌生人面孔时,且该陌生人为独行者时,机器人能及时将陌生人的图像存入数据库,后期若发生盗窃等案件,可将图像调出用以分析;另外,如果该陌生人的动作、举止怪异,该机器人还可以实现对陌生人等的后续跟踪,用以识别陌生人的各类动作,最终确保小区、校园等区域人们的人身财产安全。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型涉及一种针对小区、工厂及其它需要巡逻的场所进行巡逻的智能机器人,并且该机器人具备自主导航、自动避障、自主学习、自动报警、人工救援、自动数据上传及人脸识别等功能。由于分为上下位机分别运行,该系统还可以实现不同地区的多台机器人进行统一协作、管理和控制,该智能巡逻机器人可以完全代替人工安保人员,实现对某一区域的重点监控和巡逻,大大节省人力物力,降低了机器人的管理和使用成本。
附图说明
附图1为本实用新型的下位机中的主视结构示意图。
附图2为本实用新型的上位机和下位机整体的立体结构示意图。
附图3为本实用新型的下位机的左视结构示意图。
附图4为本实用新型的下位机的俯视结构示意图。
附图5为本实用新型的下位机的后视结构示意图
附图6本实用新型的下位机中的控制与通讯模块的立体结构示意图。
附图7为本实用新型的上位机总的控制平台的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1至6所示。一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,包括:上位机1和下位机2。所述上位机1包括:服务器1-1、监视器1-2、控制平台1-3。详细的,所述服务器1-1用以存储来自下位机2的图像视频流、智能巡逻机器人的工作参数等信息,同时服务器上还安装有配套的应用软件,工作人员可以根据自身小区、学校等场所的建筑物分布等信息设定智能巡逻机器人的巡逻路径及重点巡逻区域等。
所述监视器1-2用来监视来自下位机2的视频流或查看服务器1-1中的图像、视频信息及实时查看智能巡逻机器人的工作参数等。
所述控制平台1-3包括:主控制柜1-3-1、主控制器1-3-2、无线视频接收模块1-3-3、GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5、稳压模块1-3-6。
详细的,主控制器1-3-2、无线视频接收模块1-3-3、GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5、和稳压模块1-3-6安装固定在主控制柜1-3-1中,其中,稳压模块1-3-6直接和家用220V交流电连接,提供稳定的直流电,为后续的模块提供电能。所述无线视频接收模块1-3-3一方面和服务器1-1连接,用以将来下下位机2的视频流存储至服务器1-1中;另一方面,还与监视器1-2连接,用以将下位机2中的智能巡逻机器人的工作状态实时显示出来,供相关工作人员观看或在对巡逻机器人进行干预等操作时提供操作基础。所述GPRS模块1-3-4、控制按键模块1-3-5和主控制器1-3-2连接。一方面,GPRS模块1-3-4可以接收来自下位机2中的GPRS无线模块2-3-5的数据,了解智能巡逻机器人的工作状态等信息;另一方面,工作人员还可以操纵控制按键模块1-3-5,通过主控制器1-3-2和GPRS模块1-3-4向下位机2中的GPRS无线模块2-3-5发送相关指令,从而干预和控制智能巡逻机器人实施一系列动作。
所述下位机2包括:智能巡逻平台2-1、双目定位视觉模块2-2、控制与通讯模块2-3、电源模块2-4、救援机械手2-5。
所述智能巡逻底盘2-1为了适用多种环境,例如小区、学校等,考虑到小区、学校等内的道路不平和崎岖等因素,全地形履带机器车2-1-1,该移动平台结构紧凑、适应性能强,运行平稳,适用于恶劣环境中作业。该移动平台可以实现直行、原地转圈、转弯和后退等功能,而且独有的履带系统可以轻松越过普通的路障或者沟壑等。
所述双目定位视觉模块2-2包括:双目视觉摄像机2-2-1、二维云台2-2-2。详细的,双目视觉摄像机2-2-1,数量为两个,且平行放置,用以实现对路面障碍物或行人的三维坐标定位和识别功能;二维云台2-2-2为两个自由度机械臂,安装在智能巡逻平台2-1的前端,且双目视觉摄像机2-2-1安装在二维云台2-2-2的顶部,通过二维云台2-2-2的在空间的转动,间接的带动双目视觉摄像机2-2-1运动,效果为:双目视觉摄像机2-2-1可以对智能巡逻平台2-1所在地点的任意视角可见可观。
所述控制与通讯模块2-3包括:次控制器2-3-1、无线视频发射模块2-3-2、差分GPS模块2-3-3、惯性导航模块2-3-4、GPRS无线模块2-3-5、次控制柜2-3-6、高速图像处理单元2-3-7。
详细的,次控制器2-3-1、无线视频发射模块2-3-2、差分GPS模块2-3-3、高速图像处理单元2-3-7、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5均放置在次控制柜2-3-6中。其中,无线视频发射模块2-3-2和双目视觉摄像机2-2-1连接,双目视觉摄像机2-2-1和高速图像处理单元2-3-7连接,用以将采集的外界图像视频流处理分析;且高速图像处理单元2-3-7与次控制器2-3-1连接,用以将分析处理后的图像信息等发送至次控制器2-3-1,供进一步的分析和处理。差分GPS模块2-3-3、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5连接次控制器2-3-1,其中,差分GPS模块2-3-3用以提供智能巡逻平台2-1所在点的GPS坐标位置,该点的GPS坐标位置不仅可以供次控制器2-3-1进行信息融合、控制使用,而且还可以通过GPRS无线模块2-3-5将坐标值发送至上位机1中,供工作人员参考和记录,另外该GPS信息还被惯性导航模块2-3-4使用,用以向次控制器2-3-1进一步的导航通过地理位置基础。其中惯性导航模块2-3-4主要用于将上位机1中设定的机器人巡逻录像和重点巡逻区域等信息融合和转化,供次控制器2-3-1进行控制与决策。而其中的GPRS无线模块2-3-5,一方面可以用来发送智能巡逻机器人的工作状态等参数到上位机1中的GPRS模块1-3-4;另一方面,该GPRS无线模块2-3-5还可以接受来自上位机1中的GPRS模块1-3-4的控制指令,实现工作人员在办公室或者监控室对机器人的人工干预、人工救援或手动救援的功能。
电源模块2-4包括:大容量磷酸铁锂电池2-4-1、电源稳压模块2-4-2。大容量磷酸铁锂电池2-4-1连接电源稳压模块2-4-2,将自身的电压稳定后,通过下位机2中的控制与通讯模块2-3连接,提供电能。
所述救援机械手2-5为4—6自由度的机械手,机械手上可以安装特定的工具,如扩张钳、机械锤等工具,实现对小区居民或建筑物等的救援工作,当然该种功能需通过相关工作人员的人工干预和控制。
分GPS模块2-3-3、高速图像处理单元2-3-7、惯性导航模块2-3-4和GPRS无线模块2-3-5实现自主导航,通过工作人员在上位机1中的服务器1-1上设定巡逻路线和重点巡逻区域,智能巡逻机器人可以实现自主导航行走和巡逻。
本实施例一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻和救援机器人,具备以下功能
自动避障:当智能巡逻机器人按照既定路线进行巡逻时,如果在前方道路上遇到障碍物或者临时汽车、行人时,次控制器2-3-1可以通过双目视觉摄像机2-2-1得到的录像信息,及时避让甚至掉头运行等。
自主学习:当智能巡逻机器人按照既定路线进行巡逻时,如果在前方道路上遇到新加装的永久障碍物,此时次控制器2-3-1通过双目视觉摄像机2-2-1得到的录像信息,及时避让甚至掉头运行,并且在下一次的巡逻过程中,也会绕开有障碍路线,并将该点的障碍物坐标值、周围环境状况等上传至上位机1中,完成学习过程。
自动报警:当智能巡逻机器人发生故障或者通过双目视觉摄像机2-2-1拍摄到可疑陌生人员,并且通过跟踪可疑人员发现该人员具有犯罪倾向或者犯罪行为时,次控制器2-3-1将报警信息通过GPRS无线模块2-3-5发送至上位机1中,并同时将报警信息发送至相关工作人员的手机中。
人工救援:当智能巡逻机器人发现小区、校园等区域内存在故障车辆、或者有其它需要得到帮助的人员时,次控制器2-3-1可以将请求救援信息通过GPRS无线模块2-3-5发送至上位机1中,并同时将信息发送至相关工作人员的手机中。此时工作人员可以在办公室或者监控室通过操控控制平台1-3实现对机器人上救援机械手2-5的操作,进而实现对需要救援的人员实现远程帮助。
自动数据上传:智能巡逻机器人实时的将自身的工作参数、外界环境的工作参数等上传至上位机1所在的服务器1-1中,共后续工作人员分析和改进。
人脸识别:在智能巡逻机器人投入使用前,需要工作人员将该区域内的人的脸部图片存入服务器1-1中;由于该智能巡逻机器人具备人脸识别功能,在行进过程中,遇到行人时,可以自动拍照并比对服务器1-1中的数据。当机器人检测到小区内有陌生人面孔时,且该陌生人为独行者时,机器人能及时将陌生人的图像存入数据库,后期若发生盗窃等案件,可将图像调出用以分析;另外,如果该陌生人的动作、举止怪异,该机器人还可以实现对陌生人等的后续跟踪,用以识别陌生人的各类动作,最终确保小区、校园等区域人们的人身财产安全。
上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点,其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:包括上位机和下位机,所述上位机和下位机相互连接,所述上位机包括服务器、监视器、控制平台,所述下位机包括智能巡逻平台、双目定位视觉模块、控制与通讯模块、电源模块、救援机械手。
2.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述控制平台包括主控制柜、主控制器、无线视频接收模块、GPRS模块、控制按键模块、稳压模块。
3.根据权利要求2所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:主控制器、无线视频接收模块、GPRS模块、控制按键模块和稳压模块安装固定在主控制柜中,稳压模块直接和家用220V交流电连接,所述无线视频接收模块一方面和服务器连接;另一方面,还与监视器连接;所述GPRS模块、控制按键模块和主控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述智能巡逻平台采用全地形履带机器车。
5.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述双目定位视觉模块包括双目视觉摄像机、二维云台。
6.根据权利要求5所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述双目视觉摄像机优选为两个,且平行放置;二维云台为两个自由度机械臂,安装在智能巡逻平台的前端,且双目视觉摄像机安装在二维云台的顶部,通过二维云台的在空间的转动,间接的带动双目视觉摄像机运动。
7.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:控制与通讯模块包括次控制器、无线视频发射模块、差分GPS模块、惯性导航模块、GPRS无线模块、次控制柜、高速图像处理单元。
8.根据权利要求7所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述次控制器、无线视频发射模块、差分GPS模块、高速图像处理单元、惯性导航模块和GPRS无线模块均放置在次控制柜,所述无线视频发射模块和双目视觉摄像机连接,双目视觉摄像机和高速图像处理单元连接,高速图像处理单元与次控制器连接,差分GPS模块、惯性导航模块和GPRS无线模块连接次控制器。
9.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:电源模块包括大容量磷酸铁锂电池、电源稳压模块,大容量磷酸铁锂电池连接电源稳压模块。
10.根据权利要求1所述的一种带人脸识别和学习功能的智能巡逻机器人,其特征在于:所述救援机械手为4—6自由度的机械手,机械手上可以安装特定的工具。
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