一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法技术

本发明专利技术公开了一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法，步骤如下：S1，获得中继器的特征点；S2，放置中继器；S3，机器人移动，构建地图，并在地图上刻画WiFi信号的分布；S4，比较实时信号强度与通信阈值；S5，判断标定物；S6，标定标定物并选择布设点；S7，放置中转中继器并移动中转器实现通信；S8，重复步骤S3‑S7直至机器人到达目标点。本发明专利技术通过实时检测机器人所处位置的信号强度确保机器人始终可以与外界保持通信，当检测到机器人所述位置处于通信阈值时，机器人通过构建的地图、激光雷达和视觉传感器选取最优的中继器布设点，该布设点保证了覆盖率的要求和连通性的要求，通过中继器实现机器人时刻能与外界保持通信。

For complex environment independent EOD robot communication link reconstruction method

The invention discloses a method for complex environment independent EOD robot communication link reconstruction method includes the following steps: S1, feature points S2, placed repeaters; repeaters; S3, mobile robot, map building, and describe the distribution of WiFi signal on the map; S4, more real-time signal strength and communication threshold; S5 judge S6, calibration; calibration, calibration and selection of layout; S7, and the realization of mobile communication repeater placement transit transfer device; S8, repeat steps S3 until S7 robot to reach the target. The present invention by detecting the signal strength of robot position ensures that the robot can always maintain communication with the outside world, when detecting the position of robot communication threshold, set up by the repeater cloth map, laser radar and vision sensor to select the optimal construction of the robot, the cloth up to ensure coverage and connectivity requirements the requirements of the robot through the repeater can be maintained at all times to communicate with the outside world.

【技术实现步骤摘要】
一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法
本专利技术属于机器人通信
，具体涉及一种复杂环境下排爆机器人通信链路构建方法。
技术介绍
近年来，机器人产业迅猛发展，机器人所扮演的角色越来越多，分工也越来越明确，其中机器人其需要到达的区域环境越来越有挑战性。一些较为恶劣的环境对人类的生命财产有很大的威胁，人类无法进入，就要求机器人能够较为自主的完成工作，对于特种机器人——排爆机器人来说，有很多时候需要自主作业，作业难度较普通机器人大，对于环境的适应能力要求也高，在机器人工作的过程中，与外界控制端进行通信是必不可少的，通信问题亟待解决。当排爆机器人需要进入一个地下矿道进行工作的时候，由于行进距离的延长以及与地面距离的增加，通信信号势必受到影响，而且机器人在往地下行走的过程中，有可能会经过连续的楼梯以及拐角，这样无线信号的衰减会急剧增加，为了解决机器人在地下排爆顺利进行，我们提出了使用中继器辅助机器人与外界控制中心进行通信。
技术实现思路
本专利技术提出一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法，解决了现有技术中复杂环境下的排爆机器人通信受阻的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法，步骤如下：S1，机器人利用OpenCV对中继器进行扫描，获得中继器的特征点；S2，将若干个关闭的中继器放置在机器人的传送带上作为中转中继器，并在机器人本体上固设一个开启的中继器作为移动中继器；S3，机器人移动，在移动过程中，机器人的控制器实时构建三维地图，并在地图上刻画WiFi信号的分布；S4，中继器实时检测机器人所处位置的信号强度，并将检测信号传输至机器人的控制端器内，控制器将检测信号强度与设定的通信阈值作比较，若检测信号强度大于通信阈值A1，则机器人继续前进；若检测信号强度等于通信阈值A2，则机器人停止前进；若检测信号强度小于等于通信阈值A1且大于通信阈值A2，则机器人进行下一步，选取中转中继器的布设点；S5，判断通信阈值A1和通信阈值A2区域之间是否有标定物，若有标定物则进行步骤S6，若没有标定物则选择通信阈值A2附近任一处作为中继器的布放点；S6，标定标定物并选择布设点；S6.1，标定标定物；S6.1.1，机器人的控制器结合构建的地图、视觉传感器和激光雷达对机器人所处环境进行三维场景重建；S6.1.2，机器人以视觉传感器为中心、a为半径的范围对当前环境进行色彩信息提取，构造彩色图像；S6.1.3，激光雷达扫描当前环境得到点云数据构造点云图像；S6.1.4，控制器融合彩色图像和点云图像，提取标定物的特征，并进行标定。S6.2，确定布设点；S6.2.1，激光发射器对标定物发射结构光，CMOS感光芯片捕捉标定物上的散斑图案，结合深度相机生成的点云图像得到每个标定物的深度；S6.2.2，选择深度大的标定物所在位置作为中转中继器的布设点；S7，机器人上的机械臂抓取中转中继器并放置到布设点，中转中继器启动与外界和移动中转器实现通信；机械臂抓取中继器步骤：S7.1，机械臂对中继器的位置进行扫描；在机械臂上佩戴摄像头，当机器人检测到当前状态下需要布放中继器时，启动机械臂工作，在机器人进行工作之前，使用机械臂佩戴摄像头对中继器进行扫描，并且提取其特征点，当机械臂启动之后，摄像头利用OpenCV中的SURF算法对图像中的物体进行特征匹配，配合使用ransac的方法剔除错误匹配点，能够实时检测视野中是否有中继器出现；除此匹配方法之外，在对物体进行扫描的时候，我们还可以利用二维码进行“特征匹配”：在中继器外壳上安装上相应的二维码，当摄像头可以扫描到二维码时，也即“看”到了中继器，从而确定中继器的位置。S7.2，机械臂靠近中继器以便于抓取：当检测到有中继器出现在摄像头视野中时，由线段公理为机械臂进行到中继器的路径规划，若在移动过程中有障碍物，则避开障碍物，再回到原来轨道上继续运动，可以快速准确接近中继器；S7.3，机械臂抓取中继器与否的判断：由于任意形状的物体在空间的位姿可以由物体表面上不共线的三点来确定，所以，当手指与物体之间存在摩擦时，三指机械臂具有稳定抓取不同形状物体的能力。为了保证手指能够完成预期的抓取任务，必须满足力平衡的条件，即所有作用在物体上的力，包括手指对物体施加的接触力与物体索搜到的外载荷矢量和必须为零，即力封闭。若机械臂满足力封闭的条件，就说明机械臂现在的抓取姿态有效；S7.4，机械臂放置中继器：当机械臂成功将中继器拿起之后，仍然根据线段公理将机械臂快速移动到目标点，然后再松开手指，将中继器放下并启动即可。S8，摆放中转中继器后，机器人继续移动，并重复步骤S3-S7直至机器人到达目标点。本专利技术通过实时检测机器人所处位置的信号强度确保机器人始终可以与外界保持通信，当检测到机器人所述位置处于通信阈值时，机器人通过构建的地图、激光雷达和视觉传感器选取最优的中继器布设点，该布设点保证了覆盖率的要求和连通性的要求，通过中继器实现机器人时刻能与外界保持通信。机器人在行走过程时刻检测实时通信强度，并通过设置不同中继器作为转发节点，正在被放置的中继器节点本身已经在被某一个中继器所覆盖通信范围内，所以它必定能够已经放置的至少一个中继器节点进行无线通信。本专利技术的有益效果：本专利技术主要致力于解决在某些复杂的地形环境下无法通信或者通信网络很难建立的实际问题。机器人与控制终端的通信主要有两种方式——有线通信以及无线通信，其中有线通信受地形条件影响太大，所以一般采用无线通信，而无线通信受恶劣环境影响又有较大的衰减以及吸收，所以机器人与外界控制终端的通信很难保证，对此，我们采用了中继器来延伸无线网络从而保证机器人通信。例：当机器人需要到地下隧道或者地下室进行排爆时，为了让控制人员更加清楚地了解到机器人现在的工作进程，通信是必须的，机器人需要向控制终端实时传输各种数据以及视频信息，在这种情况下，通信状况又往往不尽人意，通信信号衰减很大，通信网络远远不能达到机器人向外传送数据的要求，所以使用中继器进行通信链路的自主构建，使得机器人在排爆过程中，始终保持机器人与控制终端良好的通信。使用中继器辅助可以构建快速稳定的通信链路，更好的实现人机共融，使机器人更快更准确找到未爆物并尽快将危险排除。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为中继器信号强度分布图。图2为中继器在房间内的布放示意图。图3为两个中继器的信号强度分布图。图4为具有多个拐角环境下的中继器布放图。图5为障碍物较多区域的中继器布放图。图6为中继器的俯视图。图7为具有拐角和障碍物较多环境下的中继器布放图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种面向复杂环境的自主排爆机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法，其特征在于，步骤如下：S1，机器人利用OpenCV对中继器进行扫描，获得中继器的特征点；S2，将若干个关闭的中继器放置在机器人的传送带上作为中转中继器，并在机器人本体上固设一个开启的中继器作为移动中继器；S3，机器人移动，在移动过程中，机器人的控制器实时构建三维地图，并在地图上刻画WiFi信号的分布；S4，中继器实时检测机器人所处位置的信号强度，并将检测信号传输至机器人的控制端器内，控制器将检测信号强度与设定的通信阈值作比较，若检测信号强度大于通信阈值A1，则机器人继续前进；若检测信号强度等于通信阈值A2，则机器人停止前进；若检测信号强度小于等于通信阈值A1且大于通信阈值A2，则机器人进行下一步，选取中转中继器的布设点；S5，判断通信阈值A1和通信阈值A2区域之间是否有标定物，若有标定物则进行步骤S6，若没有标定物则选择通信阈值A2附近任一处作为中继器的布放点；S6，标定标定物并选择布设点；S7，机器人上的机械臂抓取中转中继器并放置到布设点，中转中继器启动与外界和移动中转器实现通信；S8，摆放中转中继器后，机器人继续移动，并重复步骤S3‑S7直至机器人到达目标点。...

【技术特征摘要】
1.一种面向复杂环境的自主排爆机器人通信链路重构方法，其特征在于，步骤如下：S1，机器人利用OpenCV对中继器进行扫描，获得中继器的特征点；S2，将若干个关闭的中继器放置在机器人的传送带上作为中转中继器，并在机器人本体上固设一个开启的中继器作为移动中继器；S3，机器人移动，在移动过程中，机器人的控制器实时构建三维地图，并在地图上刻画WiFi信号的分布；S4，中继器实时检测机器人所处位置的信号强度，并将检测信号传输至机器人的控制端器内，控制器将检测信号强度与设定的通信阈值作比较，若检测信号强度大于通信阈值A1，则机器人继续前进；若检测信号强度等于通信阈值A2，则机器人停止前进；若检测信号强度小于等于通信阈值A1且大于通信阈值A2，则机器人进行下一步，选取中转中继器的布设点；S5，判断通信阈值A1和通信阈值A2区域之间是否有标定物，若有标定物则进行步骤S6，若没有标定物则选择通信阈值A2附近任一处作为中继器的布放点；S6，标定标定物并选择布设点；S7，机器人上的机械臂抓取中转中继器并放置到布设点，中转中继器启动与外界和移动中转器实现通信；S8，摆放中转中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，雷进辉，张利伟，李国厚，李琼，孙才华，罗培恩，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41