一种消防侦察机器人及侦察方法技术

本发明专利技术涉及一种消防侦察机器人及侦察方法。该消防侦察机器人的激光雷达安装于履带底盘的前端；安装立柱固定于履带底盘的后端；双目视觉摄像头固定于安装立柱上，且摄像头拍摄方向为履带底盘的前方；热红外成像及可见光云台固定于安装立柱的顶端；射流水炮固定于履带底盘上，且射流水炮的供水口位于履带底盘的后方；定位模块和工控机固定于履带底盘的内部，定位模块的输出端、双目视觉摄像头的输出端、激光雷达的输出端、热红外成像及可见光云台的输出端均与工控机的输入端连接；工控机用于控制履带移动和射流水炮的发射状态。本发明专利技术可以实现路径自主规划，实现自主侦察，提高侦察的效率和准确度。

A fire reconnaissance robot and method

【技术实现步骤摘要】
一种消防侦察机器人及侦察方法
本专利技术涉及消防领域，特别是涉及一种消防侦察机器人及侦察方法。
技术介绍
据统计，全世界火灾造成的直接和间接的损失约占世界生产总值的1％，火灾造成的人员伤亡也非常惨烈。火场感知、火情预测和火灾扑救是当今消防领域的难题。现有消防机器人功能比较单一，大多数仅具有远程灭火功能。此外，现有消防机器人完全由人遥操作，不具有自主规划和作业能力，且机器人与现场指挥中心交互能力不足。例如，已有技术中涉及的加油站消防机器人，结构简单但不具备自助规划和作业能力，智能化程度较低；再如，已有技术中涉及的森林消防机器人，该机器人仍严重依赖消防人员的操作，不能在使用场景下做到自主或者半自主侦察消防。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种消防侦察机器人及侦察方法，以实现路径自主规划，实现自主侦察，以提高侦察的效率和准确度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种消防侦察机器人，包括：履带底盘、激光雷达、安装立柱、双目视觉摄像头、热红外成像及可见光云台、射流水炮、定位模块和工控机；所述激光雷达安装于所述履带底盘的前端；所述安装立柱固定于所述履带底盘的后端；所述双目视觉摄像头固定于所述安装立柱上，且摄像头拍摄方向为所述履带底盘的前方；所述热红外成像及可见光云台固定于所述安装立柱的顶端；所述射流水炮固定于所述履带底盘上，且所述射流水炮的供水口位于所述履带底盘的后方；所述定位模块和所述工控机固定于所述履带底盘的内部，所述定位模块的输出端、所述双目视觉摄像头的输出端、所述激光雷达的输出端、所述热红外成像及可见光云台的输出端均与所述工控机的输入端连接；所述工控机用于控制履带移动和射流水炮的发射状态。可选的，还包括多个探照灯，多个所述探照灯均固定于所述履带底盘的前端，且多个所述探照灯分别位于所述激光雷达的两侧。可选的，所述定位模块具体包括惯性测量单元和GPS单元；所述射流水炮为两自由度射流水炮。可选的，所述工控机还与外部的交互中心交互，所述交互中心用于对所述热红外成像及可见光云台的参数和所述消防侦察机器人的参数进行调节。本专利技术还提供一种侦察方法，所述侦察方法应用于前述的消防侦察机器人，所述侦察方法包括：获取红外热成像图像和摄像头图像；所述红外热成像图像为热红外成像及可见光云台检测的图像，所述摄像头图像为双目视觉摄像头拍摄的图像；根据所述红外热成像图像和摄像头图像判断当前视场范围内是否出现火源；当当前视场范围内出现火源时，获取火源的相对位置；根据所述火源的相对位置，采用改进的A*算法，规划全局路径；根据激光雷达的测距信息，采用DWA算法，规划局部避障路径；控制所述消防侦察机器人按照规划好的全局路径和局部避障路径移动至所述火源处，进行灭火。可选的，所述获取红外热成像图像和摄像头图像，之前还包括：获取环境区域的扫描信息；所述扫描信息为所述消防侦察机器人按照巡检路径移动过程中，激光雷达扫描的信息；根据所述环境区域的扫描信息，建立环境地图。可选的，所述根据所述红外热成像图像和摄像头图像判断当前视场范围内是否出现火源，具体包括：获取所述红外热成像图像中的各个像素点的温度值；判断每个像素点的温度值是否大于温度阈值；当所有像素点的温度值均不大于温度阈值时，确定当前视场范围内未出现火源；当所述像素点的温度值大于温度阈值时，获取温度值大于设定温度阈值的所有像素点，得到第一像素点集合；获取所述摄像头图像中的所述第一像素点集合对应的像素点，得到第二像素点集合；获取所述第二像素点集合中每个像素点的像素值；判断所述第二像素点集合中每个像素点的像素值是否满足其中，R为所述像素点的像素红色分量，G表示所述像素点的像素绿色分量，B表示所述像素点的像素蓝色分量，RT表示红色阈值，S表示所述像素点的饱和度，ST表示饱和度阈值；当所述第二像素点集合中像素点的像素值满足时，确定当前视场范围内出现火源；当所述第二像素点集合中所有像素点的像素值均不满足时，确定当前视场范围内未出现火源。可选的，所述当当前视场范围内出现火源时，获取火源的相对位置，具体包括：获取所述消防侦察机器人的位置坐标；采用所述双目摄像头，获取所述火源相对所述消防侦察机器人的距离；根据所述消防侦察机器人的位置坐标和所述火源相对所述消防侦察机器人的距离，确定所述火源在所述环境地图中的相对空间位置。可选的，所述根据所述红外热成像图像和摄像头图像判断当前视场范围内是否出现火源，之后还包括：当当前视场范围内出现火源时，触发报警装置报警。可选的，所述控制所述消防侦察机器人按照规划好的全局路径和局部避障路径移动至所述火源处，进行灭火，具体包括：控制所述消防侦察机器人按照规划好的全局路径和局部避障路径向所述火源移动；实时获取所述消防侦察机器人与所述火源之间的距离；当所述距离处于阈值范围内时，控制所述消防侦察机器人停止移动；调节射流水炮对准所述火源的位置；开启所述射流水炮，进行灭火。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术实现了消防侦察与灭火智能化，集火场感知、火情预测和火灾扑救于一体，采用合理的决策机制赋予了消防侦察机器人自主规划和作业能力。而且通过交互中心以及无线网络将消防侦察机器人与现场指挥中心连接起来，解决了消防侦察机器人与现场指挥中心交互能力不足的问题。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术消防侦察机器人的结构示意图；图2为本专利技术消防侦察机器人内部控制单元布置示意图；图3为本专利技术消防侦察机器人整体的构成框图；图4为本专利技术侦察方法的流程示意图；图5为本专利技术侦察方法中单一火源的位置确定示意图；图6为本专利技术侦察方法中双火源的位置确定示意图；图7为本专利技术侦察方法中三火源的位置确定示意图。符号说明：1-履带底盘；2-激光雷达；3-射流水炮；4-双目摄像头；5-红外热成像及可见光云台；6-报警蜂鸣器；7-探照灯；8-安装立柱；101-电源盒；102-电源模块；103-交换机；104-工控机；105-定位模块；106-法兰盘。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，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消防侦察机器人，其特征在于，包括：履带底盘、激光雷达、安装立柱、双目视觉摄像头、热红外成像及可见光云台、射流水炮、定位模块和工控机；所述激光雷达安装于所述履带底盘的前端；所述安装立柱固定于所述履带底盘的后端；所述双目视觉摄像头固定于所述安装立柱上，且摄像头拍摄方向为所述履带底盘的前方；所述热红外成像及可见光云台固定于所述安装立柱的顶端；所述射流水炮固定于所述履带底盘上，且所述射流水炮的供水口位于所述履带底盘的后方；/n所述定位模块和所述工控机固定于所述履带底盘的内部，所述定位模块的输出端、所述双目视觉摄像头的输出端、所述激光雷达的输出端、所述热红外成像及可见光云台的输出端均与所述工控机的输入端连接；所述工控机用于控制履带移动和射流水炮的发射状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种消防侦察机器人，其特征在于，包括：履带底盘、激光雷达、安装立柱、双目视觉摄像头、热红外成像及可见光云台、射流水炮、定位模块和工控机；所述激光雷达安装于所述履带底盘的前端；所述安装立柱固定于所述履带底盘的后端；所述双目视觉摄像头固定于所述安装立柱上，且摄像头拍摄方向为所述履带底盘的前方；所述热红外成像及可见光云台固定于所述安装立柱的顶端；所述射流水炮固定于所述履带底盘上，且所述射流水炮的供水口位于所述履带底盘的后方；
所述定位模块和所述工控机固定于所述履带底盘的内部，所述定位模块的输出端、所述双目视觉摄像头的输出端、所述激光雷达的输出端、所述热红外成像及可见光云台的输出端均与所述工控机的输入端连接；所述工控机用于控制履带移动和射流水炮的发射状态。


2.根据权利要求1所述的消防侦察机器人，其特征在于，还包括多个探照灯，多个所述探照灯均固定于所述履带底盘的前端，且多个所述探照灯分别位于所述激光雷达的两侧。


3.根据权利要求1所述的消防侦察机器人，其特征在于，所述定位模块具体包括惯性测量单元和GPS单元；所述射流水炮为两自由度射流水炮。


4.根据权利要求1所述的消防侦察机器人，其特征在于，所述工控机还与外部的交互中心交互，所述交互中心用于对所述热红外成像及可见光云台的参数和所述消防侦察机器人的参数进行调节。


5.一种侦察方法，其特征在于，所述侦察方法应用于权利要求1-4任一项所述的消防侦察机器人，所述侦察方法包括：
获取红外热成像图像和摄像头图像；所述红外热成像图像为热红外成像及可见光云台检测的图像，所述摄像头图像为双目视觉摄像头拍摄的图像；
根据所述红外热成像图像和摄像头图像判断当前视场范围内是否出现火源；
当当前视场范围内出现火源时，获取火源的相对位置；
根据所述火源的相对位置，采用改进的A*算法，规划全局路径；
根据激光雷达的测距信息，采用DWA算法，规划局部避障路径；
控制所述消防侦察机器人按照规划好的全局路径和局部避障路径移动至所述火源处，进行灭火。


6.根据权利要求5所述的侦察方法，其特征在于，所述获取红外热成像图像和摄像头图像，之前还包括：
获取环境区域的扫描信息；所述扫描信息为所述消防侦察机器人按照巡检路径移动过程中，激光雷达扫描的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永生，王若超，张硕，张泰铭，刘毅，殷智宽，王子爵，胡金明，姚建涛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13