一种消防机器人及其控制方法、电子设备技术

本发明专利技术提供了一种消防机器人及其控制方法、电子设备，该方法包括：基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态；在消防机器人处于正常运动状态时，控制消防机器人平稳运行；在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人急剧加速到预设最大速度或急剧减速至停车。该方案在消防机器人处于倾覆、翻车等非正常运动状态时，能够控制消防机器人急剧加速或急剧减速，从而使得消防机器人能够在自身平衡系统的辅助作用和惯性的双重作用下实现姿态的纠正，进而能够从非正常运动状态恢复到正常运动状态，这样就使得消防机器人能够继续控制并按照正常姿态行走，进而确保消防机器人能够顺利进行现场探测，并确保现场探测画面角度。

【技术实现步骤摘要】
一种消防机器人及其控制方法、电子设备
本公开的实施例一般涉及到消防机器人领域，更具体地说，涉及一种消防机器人及其控制方法、电子设备和计算机可读存储介质。
技术介绍
随着智能机器人技术的发展，越来越多的智能机器人运用到消防应急救援行业，代替消防工作者完成一些危险的现场侦测救援工作。由于消防现场环境特殊，一些火灾现场人员或者重型消防机器人无法直接进入现场中，这时候就需要向火灾现场抛投一些轻型的消防侦检机器人到火灾现场中探测现场环境，但大多轻型消防机器人是两轮结构，被抛投落地后的姿态是随机的，本身不具有落地保持车身竖直姿态，而且消防现场环境复杂，障碍物繁多，造成了机器人落地和运动过程都很容易出现倾覆翻车等非正常运动姿态，从而使机器人的控制和行走困难，而机器人一旦翻车倾覆，将导致机器人小车的现场探测画面角度发生变化，甚至小车无法继续控制和运动。因此，如何设计出一种能够使消防机器人在抛投落地、或者行走过程中由于某种原因倾覆后，其能够自动从非正常的运动姿态中调整到正常的运动姿态，从而使消防机器人能够保持正常的运动姿态和工作状态的方案成为目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述提出的一种或多种问题。为解决上述问题，本专利技术第一方面提出了一种消防机器人的控制方法。本专利技术第二方面提出了一种消防机器人。本专利技术第三方面提出了一种电子设备。本专利技术第四方面提出了一种计算机可读存储介质。本专利技术的第一方面的实施例提供了一种消防机器人的控制方法，包括：基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态；在消防机器人处于正常运动状态时，控制消防机器人平稳运行；在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人急剧加速到预设最大速度或急剧减速至停车。在上述技术方案中，优选地，在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人先急剧减速至停车，然后再急剧加速到预设最大速度。在另一方案中，在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人先急剧加速到预设最大速度，然后再急剧减速至停车。在上述任一技术方案中，优选地，控制消防机器人平稳运行包括控制所述消防机器人匀速运行和控制所述消防机器人加速或减速运行，控制所述消防机器人加速或减速运行时，每隔预设时间按公式1计算出所述消防机器人的驱动电机的设定速度，并按照计算出的设定速度进行驱动电机的速度设定，直到计算出的设定速度大于等于目标速度V目，在计算出的设定速度大于等于目标速度V目时，直接将驱动电机的速度设定为目标速度，公式1为：Vn设＝a×V目+(1-a)×V(n-1)设；其中，Vn设表示第n次的设定速度，V(n-1)设表示第n-1次的设定速度，n为大于等于1的正整数，a为惯性系数，且a大于等于0，小于等于1，V0设为驱动电机预加速或预减速时的实际速度。进一步优选地，所述控制消防机器人急剧减速至停车的步骤包括：将驱动电机的目标速度V目设置为0，将公式1中的惯性系数a的值设置为最大值，直至所述驱动电机停止运行；其中，消防机器人内预先储存有多个不同大小的a值。进一步优选地，所述控制消防机器人加速到预设最大速度的步骤包括：将所述驱动电机的目标速度V目设置为预设最大速度，直到驱动电机的速度达到所述预设最大速度。在上述任一技术方案中，优选地，所述基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态的步骤包括：读取消防机器人上的陀螺仪的姿态原始数据；将读取的陀螺仪的姿态原始数据转换成消防机器人的偏航角数据、仰俯角数据和横滚角数据；对消防机器人的偏航角数据、仰俯角数据和横滚角数据进行低通滤波处理；将低通滤波处理后的偏航角数据、仰俯角数据和横滚角与标准数据进行对比，并根据对比结果判断消防机器人是否处于非正常运动状态。在上述任一技术方案中，优选地，所述基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态的步骤包括：实时更新所述消防机器人的姿态数据，并基于所述消防机器人的姿态数据实时判断消防机器人是否处于非正常运动状态；或每隔预设时间更新一次所述消防机器人的姿态数据，并基于获取的姿态数据每隔预设时间判断一次所述消防机器人是否处于非正常运动状态。在上述任一技术方案中，优选地，所述预设时间大于等于80ms小于等于120ms。优选地，每隔100ms更新一次所述消防机器人的姿态数据，并基于获取的姿态数据每隔100ms判断一次所述消防机器人是否处于非正常运动状态。本专利技术的第二方面的实施例提供了一种消防机器人，包括：机器人主体，所述机器人主体内设置有控制装置，所述控制装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本专利技术第一方面任一项实施例提供的方法；尾杆结构，所述尾杆结构的一端连接到所述机器人主体后侧的中部位置，所述尾杆结构的另一端向远离所述机器人主体的方向延伸，且所述尾杆结构的另一端的端部设置有配重结构，所述尾杆结构的重心位于所述配重结构上。进一步优选地，所述配重结构呈三角形状，所述配重结构的三个角中的一个用于与地面接触，以用于支撑所述机器人主体。进一步优选地，所述消防机器人为两轮机器人。本专利技术的第三方面的实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本专利技术第一方面任一项实施例提供的方法。本专利技术的第四方面的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本专利技术第一方面任一项实施例提供的方法。根据本专利技术的实施例提供的消防机器人的控制方法，在消防机器人抛投落地或者运动过程中，能够根据检测到的消防机器人的姿态数据判断出消防机器人当前是否处于非正常运动状态，若处于倾覆、翻车等非正常运动状态，则控制消防机器人急剧加速或急剧减速，以便能够造成机器人的猛冲，这样便能够利用消防机器人的惯性使消防机器人向前倾或向后仰，从而使得消防机器人能够在自身平衡系统的辅助作用以及惯性的双重作用下而实现姿态的纠正，达到使消防机器人的姿态从非正常运动状态恢复到正常运动状态的目的，这样便能够确保消防机器人在抛投落地或者运动过程中由于某种原因出现倾覆、翻车等正常运动状态时，能够及时自动地从非正常的运动姿态中调整到正常的运动姿态，以使消防机器人能够保持正常的运动姿态和工作状态，从而使得消防机器人能够继续控制并按照正常姿态行走，进而确保消防机器人能够顺利进行探测，以及确保消防机器人在探测过程中的现场探测画面角度。这样便解决了现有的消防机器人在抛投落地和运行过程中容易发出倾覆、翻车而导致消防机器人控制和行走困难的技术问题。具体而言，本申请中，能够通过改变驱动电机的设定速度和惯性系数a的值，来增大消防机器人的惯性，进而使得消防机器人能够在发生倾覆或翻车后自动恢复到正常的运行状态。应当理解，公开内容部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消防机器人的控制方法，其特征在于，包括：/n基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态；/n在消防机器人处于正常运动状态时，控制消防机器人平稳运行；/n在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人急剧加速到预设最大速度或急剧减速至停车。/n

【技术特征摘要】
1.一种消防机器人的控制方法，其特征在于，包括：
基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态；
在消防机器人处于正常运动状态时，控制消防机器人平稳运行；
在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人急剧加速到预设最大速度或急剧减速至停车。


2.根据权利要求1所述的消防机器人的控制方法，其特征在于，
在消防机器人处于非正常运动状态时，控制消防机器人先急剧减速至停车，然后再急剧加速到预设最大速度。


3.根据权利要求1所述的消防机器人的控制方法，其特征在于，控制消防机器人平稳运行包括控制所述消防机器人匀速运行和控制所述消防机器人加速或减速运行，控制所述消防机器人加速或减速运行时，每隔预设时间按公式1计算出所述消防机器人的驱动电机的设定速度，并按照计算出的设定速度进行驱动电机的速度设定，直到计算出的设定速度大于等于目标速度V目，在计算出的设定速度大于等于目标速度V目时，直接将驱动电机的速度设定为目标速度，公式1为：
Vn设＝a×V目+(1-a)×V(n-1)设；
其中，Vn设表示第n次的设定速度，V(n-1)设表示第n-1次的设定速度，n为大于等于1的正整数，a为惯性系数，且a大于等于0，小于等于1，V0设为驱动电机预加速或预减速时的实际速度。


4.根据权利要求3所述的消防机器人的控制方法，其特征在于，
所述控制消防机器人急剧减速至停车的步骤包括：将驱动电机的目标速度V目设置为0，将公式1中的惯性系数a的值设置为最大值，直至所述驱动电机停止运行，其中，消防机器人内预先储存有多个不同大小的a值；
所述控制消防机器人加速到预设最大速度的步骤包括：将所述驱动电机的目标速度V目设置为预设最大速度，直到驱动电机的速度达到所述预设最大速度。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的消防机器人的控制方法，其特征在于，所述基于消防机器人的姿态数据判断消防机器人是否处于非正常运动状态的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄吉彬，高磊，张磊，陈飞飞，周勇，高峻峣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11