多感官主动巡检机器人装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多感官主动巡检机器人装置及其控制方法，包括平台界面、设置于平台底层的运动及控制模块(1)以及设置于平台上层的视觉模块(2)、光纤嗅觉模块(3)、光纤听觉模块(4)、光纤触觉模块(5)和光纤味觉模块(6)。不共线设置的所述多感官主动巡检机器人传感模块构成建立判定信号源方位的三维坐标系。本发明专利技术的一种多感官主动巡检机器人装置具有多感官立体探测、光纤传感抗极端环境、光纤传感准确度高的特点；控制方法操作科学、可替代人工、可实现主动探测的特点。

Multi sensory active inspection robot and its control method

【技术实现步骤摘要】
多感官主动巡检机器人装置及其控制方法
本专利技术属于特种机器人
，特别涉及一种主要基于光纤传感的多感官主动巡检机器人装置及其控制方法。
技术介绍
目前，变电站、化工厂等高危环境的巡检工作主要由基于触、摸、闻、听的人工检测方式实现，复杂的环境条件给人身安全带来巨大威胁。采用巡检机器人可以降低人工劳动强度，减少工人危险环境暴露并提升工作效率，然而现有的巡检机器人只能在常规环境下使用，其电子传感部件无法在高压、极端温度或高电磁干扰下使用，且存在质量重，响应慢和精度低的问题。光纤传感具有质量轻、灵敏度高、响应快、耐极端耐腐蚀、抗电磁干扰等特点。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种多感官主动巡检机器人装置及其控制方法，利用光纤传感技术对声音、压力、应变、振动、温度等信号进行检测，运用机器视觉识别并跟踪环境中可疑物，并运用便携式光谱仪检测危险物化学成分，在发现可疑信号后，调动前述多感官传感系统对信号源进行全方位多维度分析探测，实现在极端环境极端工况下，代替人工完成复杂巡检工作，提高巡检水平，解放巡检危险。本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，该装置包括平台界面、设置于平台底层的运动及控制模块(1)以及设置于平台上层的视觉模块(2)、光纤嗅觉模块(3)、光纤听觉模块(4)、光纤触觉模块(5)和光纤味觉模块(6)，其中：光纤嗅觉模块(3)与光纤听觉模块(4)均为传感器阵列，光纤听觉模块(4)是由F-P声振动传感器组成的阵列，光纤嗅觉模块(3)是由激光散射PM2.5传感器(31)与指定气体激光内腔反馈光纤传感器(32)组成的双通道测试模块，均安放在不共线的位置，构建三维坐标系。/n

【技术特征摘要】
1.一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，该装置包括平台界面、设置于平台底层的运动及控制模块(1)以及设置于平台上层的视觉模块(2)、光纤嗅觉模块(3)、光纤听觉模块(4)、光纤触觉模块(5)和光纤味觉模块(6)，其中：光纤嗅觉模块(3)与光纤听觉模块(4)均为传感器阵列，光纤听觉模块(4)是由F-P声振动传感器组成的阵列，光纤嗅觉模块(3)是由激光散射PM2.5传感器(31)与指定气体激光内腔反馈光纤传感器(32)组成的双通道测试模块，均安放在不共线的位置，构建三维坐标系。


2.如权利要求1所述的一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，所述光纤听觉模块(4)选用基于双可协调激光器的光纤F-P声振动传感解调系统进行声音信号采集，其结构包括DFB双光束光源(41)、波分复用器(42)、3dB耦合器(43)、分别安放于机器人非共面的位置的F-P声振动传感器的F-P声振动传感器阵列(44)、光电探测器(45)、数据采集卡(46)与控制板(12)；两个具有不同波长的DFB激光器(41)输出的激光通过波分复用器(42)合束到单根光纤中，经3dB耦合器(43)入射到光纤F-P声振动传感器阵列(44)产生干涉，近似成双光束干涉；通过温控驱动调节光源波长，使两个波长产生的两路干涉信号正交；通过波分复用器(42)分离出两个波长下的光信号，并经光电探测器(45)转换为电信号，由数据采集卡(46)对两路干涉信号进行采集并传输到(12)控制板中进行相位计算。


3.如权利要求1所述的一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，所述视觉模块(2)包括激光雷达(22)及高清摄像头(21)，其中激光雷达(22)结合算法应用于巡检机器人移动过程中基础地图构建及障碍物判断，高清摄像头(21)结合算法用于环境识别、物体识别、移动追踪等视觉功能实现。


4.如权利要求1所述的一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，所述光纤味觉模块(6)是运用物理、化学手段完成巡检过程中对所提取物质的化学成分分析。所述光纤触觉模块(5)通过传感器测量物体周围气体的压强、密度和温度等理化参数的变化实现对物体的触觉感知。


5.如权利要求1所述的一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，所述光纤嗅觉模块(3)的指定气体激光内腔反馈光纤传感器(32)中包括宽带光源(321)、滤光片(322)、探测气室(323)、参考气室(324)与探测器(325)，将宽带光源(321)发出的光分为两路，经过两个不同波长的滤波片(322)进行滤光，从而得到波长邻近的λ1和λ2两个波长的光，这里λ1的光作为检测信号，通过检测气室(323)后由探测器(325)检测其光强I1；波长λ2的光作为参考信号，通过参考气室(324)后用探测器(325)测量其光强I2。


6.如权利要求1所述的一种多感官主动巡检机器人装置，其特征在于，不共线设置的所述多感官主动巡检机器人传感模块构成建立判定信号源方位的三维坐标系。


7.一种多感官主动巡检机器人控制方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤或以下步骤的变形：
接收到一种或多种传感器发出的预警信号，步骤一；发送预报警信号，步骤二；根据收集到的信号预报警信号个数判断是否可以确认信号源可能方向；若是，则驱动机器人向信号源可能方向移动，步骤三；在移动过程中，获取新的传感器信号，步骤四；判断是否到达信号源位置，步骤五；若是，则作为预警情况向上位机发送全部传感器数据，步骤六；判断预警信号是否消失，步骤七；若是，则沿Z字形移动机器人，步骤八；在移动过程中，获取新的传感器信号，步骤九；再次判断预警信号是否消失，步骤十；若是，则本次预警信号处理过程完毕，结束报警，步骤十一；若根据收集到的信号个数判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁根，江俊峰，刘琨，于音，王双，韩迎东，李仁赟，路声跃，白易明，霍杰荣，赵晖，刘莎，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12