飞走蛇单机探索机器人及其探索方法技术

本发明专利技术公开了飞走蛇单机探索机器人及其探测方法，机器人由爬行机身、飞行机身和关节构成；爬行机身上集成滚轮、摄像头、雷达、环境传感器、处理器、电源等组件，飞行机身上设置涵道风机，关节通过两块电磁座分别磁吸连接爬行机身和飞行机身，且关节与飞行机身还通过销轴铰接；探测过程中，机器人根据环境数据判断当前探测目标的状态；若处于危险状态，则对当前探测目标及其关联目标进行标记并取消前往，并对路径进行调整。本发明专利技术采用上述机器人，体积小、支持变构，单机运行，能面对更苛刻的空间，且生存率高，同时能够快速对探测区域内所有目标状态进行排查。标状态进行排查。标状态进行排查。

【技术实现步骤摘要】
飞走蛇单机探索机器人及其探索方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其是涉及飞走蛇单机探索机器人及其探索方法。

技术介绍

[0002]机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，其具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。特殊场景下，如余震状态的大楼、化学泄漏的工厂等，人员无法直接进入，且很多时候通信也处于失联状态，这时候就需要机器人介入探索。常规探索以无人机为主，体积小巧、探索效率高，但无人机严重依赖于上位机的操作，且对通信质量要求也高。市面的探索机器人同样也是以联机机器人为主，且还存在体积大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术以蛇状机器人为基础，集成涵道风机、传感器、雷达等组件，并将神经网络模型存储于机器人控制器内，从而实现自动寻路、变形、定位等功能，进而解决现有探索机器人体积大、对通信质量要求高、需要实时操控的问题。
[0004]飞走蛇单机探索机器人，机器人整体呈蛇形，其由爬行机身、飞行机身和关节构成；爬行机身，其两侧设置有滚轮，其内设置驱动机器人行走的电机；首节爬行机身还内集成有摄像头和雷达，且其位于机器人头部；中间节爬行机身还内还集成有环境传感器、控制器、存储器和电源；飞行机身，上下端面敞口设置，并在其内设置涵道风机；关节，其通过两块电磁座分别磁吸连接爬行机身和飞行机身，并通过销轴铰接飞行机身。
[0005]优选的，爬行机身与关节之间的导线接头采用磁吸方式连接；当爬行机身与关节之间的电磁座消磁后，爬行机身与关节之间的导线接头在地面摩擦力作用下自动断开，以使机器人完成断尾求生。
[0006]优选的，中间节爬行机身还包括一节防侧翻机身，其内设置平衡传感器和复位电机，复位电机通过带动凸轮旋转，从而对机身施加复位力。
[0007]优选的，中间节爬行机身内还集成有物联网定位组件，基于周围无线信号源完成自身模糊定位。
[0008]进一步的，本专利技术还给出了基于上述机器人的探索方法，包括：
[0009]数据获取，接收外部导入的图纸、采集指标以及警戒值信息；
[0010]模拟路径生成，基于神经网络模型分析图纸内标注的探索目标，并计算探索目标之间的空间关联性与状态关联性，然后规划出模拟路径；
[0011]数据采集，依照模拟路径行进过程中，通过环境传感器采集指标数据，并基于指标数据对探索目标周围环境分析；
[0012]探索路径优化，若指标数据达到警戒值，则放弃当前探索目标并标注；若放弃的探索目标存在空间、状态紧密关联的其他探索目标，则一并放弃；基于放弃的探索目标，对模
拟路径执行剪枝操作，并得到探索路径；
[0013]姿态调整，在依照模拟路径或探索路径行进过程中，若雷达检测到障碍物，则启动涵道风机变换到飞行姿态；若雷达检测到崎岖、狭窄通道，则使关节与飞行机身之间的电磁座消磁，变换机器人的爬行姿态；姿态调整过程中，根据雷达测定高度同步调整摄像头的拍摄角度。
[0014]优选的，还包括多维轨迹生成，机器人将行进过程中采集的环境数据附加于行进轨迹上；根据环境数据，以行进轨迹上的坐标点为中心划定风险范围。
[0015]优选的，还包括定位模糊判断，在机器人因外界冲击丢失自身坐标后，采集周围无线信号源发出的广播信号，通过多个信号源的MAC地址确定机器人当前地点的模糊定位坐标。
[0016]本专利技术采用上述飞走蛇单机探索机器人，体积小且支持变构，能适应更苛刻的空间环境。而且，机器人依靠自身控制器完成路径规划并自动调整，无需上位机干预，对外界通信质量要求低。机器人上还集成防侧翻技术、断尾求生技术、多源信号自定位技术，极大程度保障了机器人的生存率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术飞走蛇单机探索机器人的弯曲形态的整体结构图；
[0018]图2为本专利技术飞走蛇单机探索机器人的笔直形态的整体结构图；
[0019]图3为本专利技术飞走蛇单机探索机器人中复位电机的示意图；
[0020]图4为本专利技术探索方法的流程示意图。
具体实施方式
[0021]以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]本实施例主要对飞走蛇单机探索机器人的结构进行介绍。机器人主要由爬行机身1、飞行机身2和关节3三部分构成。机器人依靠爬行机身1完成地面行走，依靠飞行机身2完成空中行走，依靠关节3完成变构。
[0024]爬行机身1内部可集成不同组件，但必要的，每节爬行机身1上都要集成滚轮以及驱动滚轮行走的电机。如图1、图2所示的机器人，其有四节爬行机身1。第一节爬行机身1主要集成摄像头和雷达，安装于机器人头部，尽可能扩大观察视野以及检测障碍物。第二节爬行机身1上集成环境传感器、控制器和存储器，作为核心机身使用。第三节爬行机身1上集成主电源，主要完成机器人整体供电。第四节爬行机身1上集成复位电机和平衡传感器，复位电机通过驱动凸轮旋转，从而为机身提供复位力。这种分位方式，使得机器人的机身整体负载均衡。
[0025]飞行机身2的上下端面敞口设置，并在其内设置涵道风机。飞行机身2与爬行机身1交替拼接，以平衡升力。
[0026]关节3通过两块电磁座分别磁吸连接爬行机身1和飞行机身2，并通过销轴铰接飞行机身2。当机器人笔直行走时，关节3与飞行机身2之间的电磁座充磁，使得飞行机身2被固定。当机器人遇障碍需要变构时，关节3与飞行机身2之间的电磁座消磁，使得飞行机身2能
够绕铰接轴旋转，进而使机器人能灵活走位。需要注意的是，飞行机身2与关节3连接的两根铰接轴，在铰接位置上要相互错开，以使机器人能形成S形弯曲。当机器人尾部被卡住或压住时，关节3与爬行机身1之间的电磁座消磁，机器人主动放弃部分机身，从而将采集信息传递出来。
[0027]进一步的，机身之间的导线接头采用磁吸方式连通，从而避免因电源线、信号线无法脱离导致的断尾失败。当然，导线接头也可采用杜邦线的方式连接。
[0028]进一步的，机器人的机身还设计为类圆筒形，降低翻滚过程中阻力，以加快侧翻复位速度。
[0029]进一步对，爬行机身1内还可集成物联网定位组件，通过采集周围多个无线信号源的MAC地址信息，从而得到自身的模糊定位坐标。
[0030]实施例2
[0031]本实施例主要介绍机器人的探索方法，其流程如图4所示。
[0032]以泄露后的化工厂为例，探索之前，首先需要人工手动将化工厂待探测区域的平面图纸导入机器人控制器中。平面图纸需要标注具体的危险源、设备等探索目标。然后，输入要采集的指标项目，并给定指标对应的警戒值。
[0033]当机器人获取到上述信息后，通过控制器内神经网络模型对数据分析，并规划模拟路径。此处的神经网络模型为多个模型的集成，其包括图像处理模型、知识图谱模型、路径规划模型。图像处理模型主要用来辨识图纸上的探测目标，知识图谱模型主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.飞走蛇单机探索机器人，其特征在于，机器人整体呈蛇形，其由爬行机身、飞行机身和关节构成；爬行机身，其两侧设置有滚轮，其内设置驱动机器人行走的电机；首节爬行机身还内集成有摄像头和雷达，且其位于机器人头部；中间节爬行机身还内还集成有环境传感器、控制器、存储器和电源；飞行机身，上下端面敞口设置，并在其内设置涵道风机；关节，其通过两块电磁座分别磁吸连接爬行机身和飞行机身，并通过销轴铰接飞行机身。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，爬行机身与关节之间的导线接头采用磁吸方式连接；当爬行机身与关节之间的电磁座消磁后，爬行机身与关节之间的导线接头在地面摩擦力作用下自动断开，以使机器人完成断尾求生。3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，中间节爬行机身还包括一节防侧翻机身，其内设置平衡传感器和复位电机，复位电机通过带动凸轮旋转，从而对机身施加复位力。4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，中间节爬行机身内还集成有物联网定位组件，基于化工厂内其他无线信号源完成自身模糊定位。5.基于权利要求1
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4任一项所述机器人的探索方法，其特征在于，数据获取，接收外部导入的图纸、采集指标以及警戒值信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小月，胡居臣，
申请(专利权)人：宿迁泽达职业技术学院，
类型：发明
国别省市：