[發(fā)明專利]一種基于輪式機器人的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111813125A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王馨;石嵩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市勞動保護科學(xué)研究所
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于環(huán)境測量領(lǐng)域，公開了一種基于輪式機器人的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括環(huán)境檢測機器人本體和檢測人員操作平臺，其中環(huán)境檢測機器人包括四輪小車、驅(qū)動模塊、環(huán)境感知模塊、無線通信模塊、運動控制模塊、環(huán)境檢測模塊和電源。本發(fā)明通過深度相機獲取環(huán)境信息，采用支持向量機算法和SLAM算法在空間環(huán)境中可實現(xiàn)智能識別待檢測目標(biāo)、躲避障礙物和路徑規(guī)劃，從而在危險環(huán)境下完成智能化判別檢測目標(biāo)和自動化環(huán)境檢測，極大程度上降低了環(huán)境檢測人員的工作風(fēng)險和勞動強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境測量領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種針對室內(nèi)環(huán)境檢測的智能化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在環(huán)境測量領(lǐng)域中，由于人為事故或惡劣環(huán)境的影響，常常會發(fā)生高度危險品的泄漏污染，如危險化學(xué)物質(zhì)泄漏、核廢料污染、強電磁輻射等，普通檢測人員無法接近，使用一般手段無法實施檢測。針對上述情況，采用專門用于環(huán)境檢測的移動機器人來替代檢測人員進入污染現(xiàn)場實施檢測和處理是切實可行的有效手段，也是環(huán)境檢測行業(yè)發(fā)展的趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述污染環(huán)境的檢測問題，本發(fā)明提供一種基于輪式機器人的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)及方法，能夠代替檢測人員進行危險環(huán)境下的檢測工作或完成工作量巨大的環(huán)境檢測工作。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

一、一種基于輪式機器人的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)：

包括環(huán)境檢測機器人本體和檢測人員操作平臺；所述的環(huán)境檢測機器人包括四輪小車、驅(qū)動模塊、環(huán)境感知模塊、運動控制模塊、環(huán)境檢測模塊、無線通信模塊和電源；所述的四輪小車上方設(shè)有升降裝置，可根據(jù)具體需求調(diào)節(jié)升降裝置的高度；所述的驅(qū)動模塊包括底盤電機和升降電機，所述的底盤電機固定于四輪小車的底部，用于驅(qū)動環(huán)境檢測機器人，所述的升降電機用于驅(qū)動升降裝置，從而使安置于升降裝置上的環(huán)境檢測模塊可升降至不同高度；所述的環(huán)境感知模塊至少包括一個深度相機，還可包括激光雷達，用于采集周圍環(huán)境的特征信息，并用于周圍環(huán)境的三維構(gòu)建；所述的無線通信模塊用于發(fā)送所述的檢測人員操作平臺的指令和將環(huán)境檢測機器人采集到的數(shù)據(jù)進行回傳；所述的運動控制模塊用于根據(jù)環(huán)境感知模塊采集的環(huán)境特征來實現(xiàn)環(huán)境檢測機器人的實時定位、躲避障礙物和路徑規(guī)劃等功能，從而構(gòu)建全局的運動軌跡和環(huán)境地圖；所述的環(huán)境檢測模塊包括專業(yè)環(huán)境檢測模塊、紅外測距模塊和溫濕度檢測模塊，所述的環(huán)境檢測模塊固定于升降裝置上，所述的專業(yè)環(huán)境檢測模塊可用于室內(nèi)環(huán)境的檢測，功能包括但不限于空氣質(zhì)量、噪聲、電磁輻射等領(lǐng)域的環(huán)境檢測，所述的紅外測距模塊用于測量與障礙物之間的距離和與典型參照物之間的距離，所述的溫濕度檢測模塊用于測量當(dāng)前測量位置的溫濕度信息；所述的電源置于四輪小車的內(nèi)部，用于對驅(qū)動模塊、環(huán)境感知模塊、運動控制模塊、環(huán)境檢測模塊、無線通信模塊進行供電；所述的檢測人員操作平臺可實現(xiàn)對環(huán)境檢測機器人進行任務(wù)設(shè)置、實時觀看檢測畫面、接收和處理檢測數(shù)據(jù)以及遙控環(huán)境檢測機器人等功能。

所述的專業(yè)環(huán)境檢測模塊與系統(tǒng)之間為可插拔式連接，可實現(xiàn)即插即用，便于模塊更換與系統(tǒng)集成。

二、一種基于輪式機器人的室內(nèi)環(huán)境檢測方法：

步驟S1：檢測人員在檢測人員操作平臺上完成任務(wù)設(shè)置后，系統(tǒng)對所設(shè)置的待檢測目標(biāo)圖像進行分析、預(yù)處理和特征提取，形成待檢測目標(biāo)分類器；

步驟S2：同時，環(huán)境檢測機器人在室內(nèi)環(huán)境中移動，利用深度相機完成周圍環(huán)境空間的圖像信息采集，包括彩色圖像和深度圖像。環(huán)境檢測機器人將深度相機所采集的彩色圖像作為待識別環(huán)境圖像，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理、特征提取和選擇后運用SVM支持向量機算法對其進行訓(xùn)練，判斷待識別環(huán)境圖像是否與原始設(shè)置的待檢測目標(biāo)一致，從而實現(xiàn)檢測目標(biāo)的智能識別；