一种自主导航机器人环境感知控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自主导航机器人环境感知控制方法及系统，涉及自主导航机器人技术领域，该系统包括数据采集模块、处理模块以及执行模块；所述处理模块用于对环境数据和各个传感器检测数值的准确度完成加权处理，并对获取到火灾预警系数Hzx进行分析，得到对应的加工厂房内环境分析状态结果；所述执行模块根据加工厂房内环境分析状态结果来执行相应的策略；其技术要点为：依据各个准确度进行加权处理得到的加权平均值Jpo和环境数据，可以得出火灾预警系数Hzx，通过与设置的阈值进行直观对比，可以有效的获取到实际运用场景中不确定的情况，即火灾隐患，提醒工作人员进行及时检修，大大的提高了安全性。大的提高了安全性。大的提高了安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种自主导航机器人环境感知控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及自主导航机器人
，具体为一种自主导航机器人环境感知控制方法及系统。

技术介绍

[0002]自主导航机器人是一种能够在未知环境中自主移动和导航的机器人系统。它集成了多种传感器、定位技术和导航算法，以实现地图构建、路径规划和障碍物避障等功能，自主导航机器人通常搭载各种传感器，包括激光雷达、视觉传感器、超声波传感器等，用于感知周围环境，获取地图和障碍物信息；为了准确感知自身位置，自主导航机器人采用多种定位技术，包括激光SLAM（同时定位与地图构建）、视觉SLAM、惯性导航等，自主导航机器人通过传感器获取环境的特征，并结合定位技术，构建出准确的地图，用于路径规划和导航，基于地图和机器人的目标位置，自主导航机器人利用路径规划算法寻找一条安全且效率较高的路径，以实现自主移动，在移动过程中，自主导航机器人能够通过感知障碍物的位置和距离，利用避障算法进行路径调整，以避免碰撞或绕过障碍物。
[0003]现有的自主导航机器人还会搭载环境感知系统，用于帮助机器人对环境进行实时数据信息采集，处理器接收到信息后，完成对障碍物的躲避、火灾烟雾报警反馈、环境温度实时显示等功能，将环境情况实时呈现出来，通过烟雾反馈能够准确的实现对火灾的报警操作。
[0004]然而在应用于加工厂房内的情况下，通常需要进行焊接和其他加工处理，加工过程中也会产生部分烟雾，该部分烟雾无法避免，也会对烟雾报警器产生误导作用，在加工厂房内会铺设较多数量的机械或加工设备，对于正常和异常的情况，可以通过温度传感器进行直观测出，发现异常即报警，但是还会存在一些不确定的情况，只是通过传感器无法判断出对应位置是否存在安全隐患，故整体环境感知系统的使用安全性还存在提高的空间。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种自主导航机器人环境感知控制方法及系统，依据各个准确度进行加权处理得到的加权平均值Jpo和环境数据，可以得出火灾预警系数Hzx，通过与设置的阈值进行直观对比，可以有效的获取到实际运用场景中不确定的情况，提醒工作人员进行及时检修，大大的提高了安全性，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种自主导航机器人环境感知控制系统，该系统包括数据采集模块、处理模块以及执行模块；其中，所述数据采集模块包括采集单元、准确度计算单元以及匹配单元，通过采集单元采集加工厂房内的环境数据及相关参数，由准确度计算单元计算获取各个传感器检测数值的准确度，所述匹配单元应用到至少一台双目热成像探头，且匹配单元使用双向匹配的搜索策略对左右图像中的特征点进行匹配，获取成功后的匹配结果；
所述处理模块用于对环境数据和各个传感器检测数值的准确度完成加权处理，并对获取到火灾预警系数Hzx进行分析，得到对应的加工厂房内环境分析状态结果；所述执行模块根据加工厂房内环境分析状态结果来执行相应的策略。
[0007]进一步的，环境数据至少包括：光线强度E、氧气浓度Q以及空气流速V，相关参数至少包括：光线强度传感器的线性度、精度ac以及响应时间，氧气浓度传感器的线性度、分辨率以及响应时间，空气流速传感器的校准误差wc、分辨率以及响应时间。
[0008]进一步的，在计算各个传感器检测数值的准确度时，可获取强度数值准确度Ezq、浓度数值准确度Qzq以及流速数值准确度Vzq；对光线强度传感器的线性度、精度ac以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取强度数值准确度Ezq；方式如下：；式中，、以及分别为线性度、精度ac以及响应时间的预设比例系数，且、以及均大于0；对氧气浓度传感器的线性度、分辨率以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取浓度数值准确度Qzq；方式如下：；式中，、以及分别为线性度、分辨率以及响应时间的预设比例系数，且、以及均大于0；对空气流速传感器的校准误差wc、分辨率以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取流速数值准确度Vzq；方式如下：；式中，、、分别为校准误差wc、分辨率以及响应时间的预设比例系数，且、、均大于0。
[0009]进一步的，使用双向匹配的搜索策略对左右图像中的特征点进行匹配的具体步骤为：
S1、在左图像（即左目热成像探头）中选择一个待匹配点；S2、在右图像（即右目热成像探头）中搜索与左图像选择的点构成一对候选匹配点，本文使用差值平方和作为匹配代价函数；S3、在左图像中搜索与S2中得到的右图像候选匹配点匹配代价函数最小的点，若搜索得到的点与最初选择的待匹配点相同，则得到一对匹配点，否则本次匹配失败，需要更换能够匹配成功的双目热成像探头。
[0010]进一步的，所述处理模块包括加权单元、检测单元以及分析单元；其中，所述加权单元用于对获取到的强度数值准确度Ezq、浓度数值准确度Qzq以及流速数值准确度Vzq完成加权平均处理，得到加权平均值Jpo；所述检测单元用于获取火灾预警系数Hzx；所述分析单元用于设置第一阈值和第二阈值，且第一阈值＜第二阈值，并将火灾预警系数Hzx与第一、第二阈值对比，获取对比结果，判断加工厂房内的环境状态。
[0011]进一步的，所述加权单元的处理步骤为：S201、确立权重：准确度最低的权重为0，剩余两个准确度数值按照比例获取权重比值，且两个权重的和为1，通过计算即可得出具体的权重数值；S202、数据融合：将剩余两个准确度数值乘以相应的权重，并将它们加权求和；S203、加权平均：将加权求和得到的结果除以权重的总和，得到最终的加权平均值Jpo。
[0012]进一步的，对加权单元中获取的加权平均值和环境数据进行无量纲处理后，关联获取火灾预警系数Hzx；方式如下：；其中，参数的意义为，，，且，、为权重，其具体值由用户调整设置，为常数修正系数，和选自光线强度E、氧气浓度Q以及空气流速V中准确度较高的两组数值。
[0013]进一步的，判断加工厂房内的环境状态的过程如下：若是火灾预警系数Hzx＜第一阈值，则加工厂房内的环境状态正常；若是第一阈值＜火灾预警系数Hzx＜第二阈值，则加工厂房内的环境状态不确定；若是第二阈值＜火灾预警系数Hzx，则加工厂房内的环境状态异常。
[0014]进一步的，所述执行模块的执行过程如下：若是获取到的加工厂房内的环境状态为正常，则执行第一策略，进行正常巡检；若是获取到的加工厂房内的环境状态为不确定，则执行第二策略，通过开启安装在机器人上的预警灯，完成提示工作人员的操作；若是获取到的加工厂房内的环境状态为异常，则执行第三策略，通过执行模块内置的验证子模块来获取匹配成功状态下的双目热成像探头拍摄的图像，并对异常结果的位置进行验证，若验证成功，则立即联网通知火警，若是验证失败，则执行第二策略。
[0015]一种自主导航机器人环境感知控制方法，包括如下步骤：步骤一、采集加工厂房内的环境数据及相关参数，并计算获取强度数值准确度
Ezq、浓度数值准确度Qzq以及流速数值准确度Vzq，同步使用双向匹配的搜索策略对左右图像中的特征点进行匹配，获取成功后的匹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主导航机器人环境感知控制系统，其特征在于：该系统包括数据采集模块、处理模块以及执行模块；其中，所述数据采集模块包括采集单元、准确度计算单元以及匹配单元，通过采集单元采集加工厂房内的环境数据及相关参数，由准确度计算单元计算获取各个传感器检测数值的准确度，所述匹配单元应用到至少一台双目热成像探头，且匹配单元使用双向匹配的搜索策略对左右图像中的特征点进行匹配，获取成功后的匹配结果；所述处理模块用于对环境数据和各个传感器检测数值的准确度完成加权处理，并对获取到火灾预警系数Hzx进行分析，得到对应的加工厂房内环境分析状态结果；所述执行模块根据加工厂房内环境分析状态结果来执行相应的策略。2.根据权利要求1所述的一种自主导航机器人环境感知控制系统，其特征在于：环境数据至少包括：光线强度E、氧气浓度Q以及空气流速V，相关参数至少包括：光线强度传感器的线性度 、精度ac以及响应时间，氧气浓度传感器的线性度、分辨率以及响应时间，空气流速传感器的校准误差wc、分辨率以及响应时间。3.根据权利要求2所述的一种自主导航机器人环境感知控制系统，其特征在于：在计算各个传感器检测数值的准确度时，可获取强度数值准确度Ezq、浓度数值准确度Qzq以及流速数值准确度Vzq；对光线强度传感器的线性度、精度ac以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取强度数值准确度Ezq；方式如下：；式中，、以及分别为线性度、精度ac以及响应时间的预设比例系数，且、以及均大于0；对氧气浓度传感器的线性度、分辨率以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取浓度数值准确度Qzq；方式如下：；式中，、以及分别为线性度、分辨率以及响应时间的预设比例系数，且、以及均大于0；对空气流速传感器的校准误差wc、分辨率以及响应时间进行无量纲处理后，关联获取流速数值准确度Vzq；方式如下：
；式中，、、分别为校准误差wc、分辨率以及响应时间的预设比例系数，且、、均大于0。4.根据权利要求1所述的一种自主导航机器人环境感知控制系统，其特征在于：使用双向匹配的搜索策略对左右图像中的特征点进行匹配的具体步骤为：S1、在左图像中选择一个待匹配点；S2、在右图像中搜索与左图像选择的点构成一对候选匹配点，本文使用差值平方和作为匹配代价函数；S3、在左图像中搜索与S2中得到的右图像候选匹配点匹配代价函数最小的点，若搜索得到的点与最初选择的待匹配点相同，则得到一对匹配点，否则本次匹配失败，需要更换能够匹配成功的双目热成像探头。5.根据权利要求1所述的一种自主导航机器人环境感知控制系统，其特征在于：所述处理模块包括加权单元、检测单元以及分析单元；其中，所述加权单元用于对获取到的强度数值准确度Ezq、浓度数值准确度Qzq以及流速数值准确度Vzq完成加权平均处理，得到加权平均值Jpo；...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑胜举，冯斌，吴月英，李芳，刘永强，陆浩帅，
申请(专利权)人：泰山学院，
类型：发明
国别省市：