[發明專利]一種基于FPGA的森林防火機器人行進間避障系統

在審

• 申請號: 202111423631.0
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114115278A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 林文樹;莊培桎;曹榮貞
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張換男

1.一種基于FPGA的森林防火機器人行進間避障系統，其特征在于，所述系統包括：FPGA控制平臺、SDRAM存儲器、傳感器、行走裝置、無線通訊系統、電源模塊和遠程控制中心；

所述FPGA控制平臺用于處理傳感器接收的信息并發送避障指令；

所述SDRAM存儲器用于存儲FPGA控制平臺發送的障礙物信息；

所述傳感器包括：雙目攝像頭和激光傳感器；所述雙目攝像頭用于采集前方障礙物的實時圖像數據；所述激光傳感器用于采集前方障礙物的距離數據；

所述無線通訊系統用于實現FPGA控制平臺和遠程控制中心間的通訊，實現數據的無線傳輸；

所述遠程控制中心用于接收無線通訊系統傳輸的現場圖像信息，并發送指令控制行走裝置進行避障操作；

所述行走裝置包括：電機和四履帶，用于在接收到FPGA控制平臺或遠程控制中心發出的指令后由電機驅動四履帶進行避障操作；

所述電源模塊用于為FPGA控制平臺和行走裝置供電；

所述FPGA控制平臺、SDRAM存儲器、傳感器、行走裝置、無線通訊系統、電源模塊搭載在機器人上；所述FPGA控制平臺的輸入端與傳感器和電源模塊的輸出端相連；所述FPGA控制平臺的輸出端與行走裝置的輸入端相連；所述行走裝置的輸入端與電源模塊的輸出端相連；所述FPGA控制平臺通過串口連接無線通訊系統；所述SDRAM存儲器與FPGA控制平臺通過I/O引腳相連；所述無線通訊系統和遠程控制中心通過基于TCP/IP或UDP協議的無線網絡相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的森林防火機器人行進間避障系統，其特征在于：所述系統還包括手控面板；

所述手控面板搭載在機器人上；

所述手控面板用于實現操作人員手動控制履帶機器人行走進行避障，是備用控制平臺；

所述受控面板的輸出端連接FPGA控制平臺的輸入端。

3.根據權利要求2所述的一種基于FPGA的森林防火機器人行進間避障系統，其特征在于：所述系統通過以下方式避障：

雙目攝像頭和激光傳感器采集現場實時數據，并將雙目攝像頭采集的實時圖像和激光傳感器獲得的障礙物距離信息發送給FPGA控制平臺，FPGA控制平臺對雙目攝像頭采集到的實時圖像信息進行處理，識別實時圖像中的障礙物并獲得距障礙物的距離；同時，FPGA控制平臺對激光傳感器采集到的距離信息進行處理，獲得距障礙物的距離，然后FPGA控制平臺綜合雙目攝像頭和激光傳感器獲得的障礙物距離判斷雙目攝像頭和激光傳感器識別的障礙物距離是否準確，若FPGA控制平臺判斷傳感器獲得的障礙物距離不準確，則雙目攝像頭、激光傳感器重新采集數據；若FPGA控制平臺判斷傳感器獲得的障礙物距離準確，則輸出激光傳感器測得的障礙物距離，并將激光傳感器測得的障礙物距離與預設安全閾值比較，若障礙物距離大于預設安全閾值則障礙物不影響機器人行進，則傳感器繼續采集現場實時數據；若障礙物距離小于預設安全閾值則障礙物影響機器人行進，FPGA控制平臺通過無線通訊系統將障礙物信息發送至遠程控制中心，遠程控制中心實時顯示行進路徑前方障礙物信息，然后由FPGA控制平臺發出指令給行走裝置，控制行走裝置避障，實現機器人的自主避障，或者遠程控制中心值班人員/現場操作人員通過手控面板發送指令給行走裝置，進行避障操作。