The invention discloses a method for a robot to actively search and locate an odor source. Firstly, the omnidirectional mobile robot used for searching and locating odor sources is designed. The robot and the wind plume discovery phase with arbitrary angle between 90 and 180 degrees, driving along the wind; wind speed is less than the threshold, the robot \Z\ traversal method to conduct a comprehensive search in the boundary change direction. Rocking motion plume tracking stage robot with variable step angle, and combining the 360 degree omni-directional rotary motion of the robot body, if it is not detected gas, robot forward spiral motion along the clockwise direction, while the robot do rotary motion of 360 degree omni-directional. The location of the odor source phase uses the laser ranging sensor and the gas sensor carried by the robot to measure the gas concentration around the suspected odor source to determine the odor source, and finally completes the positioning. Compared with the traditional odor source search method, this method is more practical and robust.
【技术实现步骤摘要】
一种机器人主动搜寻定位气味源的方法
本专利技术涉及机器人领域,具体是一种机器人主动搜寻定位气味源的方法。
技术介绍
随着工业的发展,石化产业已经成为了国民经济发展的重要支柱,同时,石化工厂的灾难事故以及有毒有害气体的泄露事件也呈现逐年上升的趋势,给国家和人民的财产造成了难以估量的损失。因此,对石化工厂以及危险化学物仓储环境的气体检测和气体泄露源搜寻和定位的研究十分重要。能否成功的研究出一种利用自主全向移动的机器人主动搜寻气味源的方法,保障国家和人民的财产安全和身体健康,为我国石化产业保驾护航具有重要的意义。传统的气味源定位的方法主要有人工巡检和固定的传感网络法,然而,上述两种方法都有明显的不足和缺点,随着科学技术的发展,国内外许多学者开始利用移动机器人搭载气体传感器进行泄露源的搜寻和定位,即利用主动嗅觉来实现气味源的定位。Hayes将气味源的搜寻分为三个阶段:烟羽发现、烟羽跟踪和气味源定位。所谓烟羽,是指从气味源释放气味分子被风吹散,在空气中形成像羽毛一样飘扬的状态。二十世纪九十年代以来,学者们提出了很多相关的策略,主要依据化学趋向性和风趋向性,如Zigzag遍历算法、Spiral遍历算法、Surge类算法、Spiral-surge类算法等,这些方法都有明显的局限性,搜索效率低,搜寻速度慢,容易受到局部浓度最大值的干扰。因此,上述算法难以应用到复杂的实际环境当中。Russell等人在文献中提出的蚕蛾算法,通过模拟雄蛾跟踪雌蛾信息素的行为,主要包括surge运动、摇摆的casting运动和不规则的圆周运动。该算法搜索效率低,在具体的实际环境中没有考虑障碍物的 ...
【技术保护点】
一种机器人主动搜寻定位气味源的方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一,设计该方法中所使用的搜寻定位气味源的全向移动机器人:所述机器人采用具有全向移动功能的轮式结构;所述机器人的前部安装有五个气体传感器,五个气体传感器呈半圆状分布,相邻两个气体传感器之间的夹角为45°,其中一个气体传感器位于机器人正前方,用于检测气体的浓度,检测到的浓度在烟羽跟踪阶段决定机器人下一步的转向;所述机器人的顶部安装有风向传感器和风速传感器,用于检测环境中的风速和风向;所述机器人的侧面安装有三个激光测距传感器,呈半圆状分布,其中一个激光测距传感器位于机器人正前方,相邻两个激光测距传感器之间的夹角为90°,用于检测障碍物和最终气味源的确认;步骤二,机器人搜寻定位气味源,包括以下三个阶段:(I)烟羽发现阶段:机器人搜寻任务开始,首先利用风速传感器检测风速,当测量风速≤设定的风速阈值时,机器人采取Z字形遍历搜索法进行全面搜索,前进的同时结合机器人本体360°全向旋转,遇边界改变行驶方向;当测量风速>设定的风速阈值时,风向传感器工作,机器人转向为与风向呈90‑180°之间的任意夹角,同时机器人本体进行360°旋转,并开始 ...
【技术特征摘要】
1.一种机器人主动搜寻定位气味源的方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一,设计该方法中所使用的搜寻定位气味源的全向移动机器人:所述机器人采用具有全向移动功能的轮式结构;所述机器人的前部安装有五个气体传感器,五个气体传感器呈半圆状分布,相邻两个气体传感器之间的夹角为45°,其中一个气体传感器位于机器人正前方,用于检测气体的浓度,检测到的浓度在烟羽跟踪阶段决定机器人下一步的转向;所述机器人的顶部安装有风向传感器和风速传感器,用于检测环境中的风速和风向;所述机器人的侧面安装有三个激光测距传感器,呈半圆状分布,其中一个激光测距传感器位于机器人正前方,相邻两个激光测距传感器之间的夹角为90°,用于检测障碍物和最终气味源的确认;步骤二,机器人搜寻定位气味源,包括以下三个阶段:(I)烟羽发现阶段:机器人搜寻任务开始,首先利用风速传感器检测风速,当测量风速≤设定的风速阈值时,机器人采取Z字形遍历搜索法进行全面搜索,前进的同时结合机器人本体360°全向旋转,遇边界改变行驶方向;当测量风速>设定的风速阈值时,风向传感器工作,机器人转向为与风向呈90-180°之间的任意夹角,同时机器人本体进行360°旋转,并开始沿着上风向向前行驶;向前行驶后未检测到气体,遇到障碍后改变方向,朝着当前行驶方向的另一侧,与风向呈90-180°之间的任意夹角继续沿上风向行驶,同时机器人本体进行360°旋转,直到检测到气体信息,烟羽发现阶段结束;(II)烟羽追踪阶段:机器人检测到烟羽后,调转机器人的方向,使机器人逆风前进直到检测到气味源,搜寻任务结束;如果逆风前进一段时间后,气体信息丢失,机器人根据五个气体传感器先前测得的气体浓度数据,设定初始步长值d0,机器人转向测得的平均浓度高的一侧,与当前前进方向的转角为22.5°,沿该方向前进d0,如果气体信息丢失,机器人本体旋转360°对周围的气体信息进行全方位检测,若重新检测到气体,继续逆风前进;如果未检测到气体信息,机器人停止前进,机器人向当前行驶方向的另一侧旋转4...
【专利技术属性】
技术研发人员:吕晓玲,李家奕,张明路,郭世卿,
申请(专利权)人:河北工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。