本技術(shù)涉及排爆機器人，特別是涉及一種智能水切割排爆機器人系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、目前，移動式排爆機器人因其具有遠(yuǎn)程、安全、靈活等特點，受到廣泛重視。排爆機器人可以替代排爆人員進(jìn)入危險區(qū)域?qū)Ρㄑb置或武器實施偵察、轉(zhuǎn)移、拆解和銷毀等作業(yè)。通常排爆機器人包括輪式或履帶式移動底盤、攝像監(jiān)測設(shè)備、機械臂抓手刀具等操縱機構(gòu)、遠(yuǎn)程通信遙控設(shè)備等。由于作業(yè)場景的復(fù)雜性、作業(yè)對象的多樣性、排爆目標(biāo)的不確定性，難以用一種機器人完成所有任務(wù)。近年來多種多樣排爆機器人或其附屬機構(gòu)或監(jiān)測操作裝置不斷發(fā)明出來，以解決排爆作業(yè)中各類疑難問題。

2、由于排爆作業(yè)對象及環(huán)境的特殊性，屬于冷切割方法的水切割（又稱水刀）因其不產(chǎn)生熱變形或熱效應(yīng)，無論是高硬度材料如玻璃、陶瓷、金屬等，還是柔軟材料如皮革、橡膠、布料等，都具有良好的切割效果，因而針對遮蔽物、容器、易爆等目標(biāo)對象的作業(yè)，具有很好的應(yīng)用前景。目前已有發(fā)明將其應(yīng)用于排爆機器人。然而基于固定平臺或基座的水切割機器人只能針對具體的目標(biāo)或?qū)ο筮M(jìn)行預(yù)定義的作業(yè)，無法適應(yīng)不確定場景或目標(biāo)下的作業(yè)要求。基于移動平臺或車輛的水切割機器人裝置雖然具有一定的自由度，但仍然基于專有場景和作業(yè)對象，且沒有有效利用高精度檢測手段輔助進(jìn)行自動化作業(yè)，嚴(yán)重限制了排爆機器人在復(fù)雜場景中的作業(yè)能力。

3、因此，現(xiàn)有的排爆機器人多基于專有場景和作業(yè)對象，缺少對未知環(huán)境的適應(yīng)性和智能化高精度作業(yè)能力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明目的之一在于提供一種智能水切割排爆機器人系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法滿足針對未知環(huán)境及目標(biāo)對象的高精度排爆作業(yè)需求。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種智能水切割排爆機器人系統(tǒng)，采用技術(shù)方案是：

3、一種智能水切割排爆機器人系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：行走平臺以及均設(shè)置在所述行走平臺上的：

4、水切割系統(tǒng)，包括順次連通的水箱、水射流發(fā)生器和噴嘴；末端作業(yè)機構(gòu)，包括機械臂，所述機械臂與所述噴嘴連接；多維感知裝置，包括環(huán)視攝像傳感器、監(jiān)視傳感器、深度相機和激光掃描儀；控制模塊，分別與所述行走平臺、所述水切割系統(tǒng)、所述末端作業(yè)機構(gòu)和所述多維感知裝置連接；遠(yuǎn)程遙控站，與所述控制模塊遠(yuǎn)程通信連接；

5、其中，所述遠(yuǎn)程遙控站用于：

6、獲取所述環(huán)視攝像傳感器采集的環(huán)視影像，確定所述行走平臺的行走方向；

7、遠(yuǎn)程發(fā)送行走指令，控制所述行走平臺按照所述行走方向移動到作業(yè)區(qū)域；

8、獲取所述監(jiān)視傳感器采集的前方影像，確定位于所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物；

9、獲取所述深度相機采集所述目標(biāo)物所得到的三維圖像；

10、響應(yīng)于針對所述三維圖像的目標(biāo)區(qū)域的掃描指令，獲取所述激光掃描儀針對所述目標(biāo)區(qū)域掃描得到的三維點云圖像；

11、響應(yīng)于針對所述三維點云圖像的切割中心的切割指令，得到以所述切割中心為起點的預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡；

12、控制所述機械臂將噴嘴轉(zhuǎn)移至所述切割中心，并控制所述噴嘴以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡對所述目標(biāo)物進(jìn)行切割，同時獲取所述監(jiān)視傳感器在切割過程中采集的前方影像。

13、作為優(yōu)選方案之一，至少一個所述環(huán)視攝像傳感器設(shè)于所述行走平臺的至少一側(cè)，所述監(jiān)視傳感器設(shè)于所述行走平臺的正前方；

14、所述激光掃描儀和所述深度相機安裝于所述機械臂的末端第一方向，所述噴嘴安裝于所述機械臂的末端第二方向，所述第一方向和所述第二方向相交。

15、作為優(yōu)選方案之一，所述遠(yuǎn)程遙控站包括機械臂仿真模塊，所述機械臂仿真模塊被配置為模擬所述機械臂以不同預(yù)設(shè)軌跡運動時是否與所述目標(biāo)物發(fā)生碰撞，并在不碰撞的情況下，向所述控制模塊發(fā)送控制所述機械臂以對應(yīng)預(yù)設(shè)軌跡運動的運動指令；其中，所述運動指令包括第一運動指令、第二運動指令和第三運動指令；

16、所述機械臂仿真模塊用于：

17、發(fā)送所述第一運動指令，控制所述機械臂以第一預(yù)設(shè)軌跡翻轉(zhuǎn)以得到所述三維圖像；

18、發(fā)送所述第二運動指令，控制所述機械臂以第二預(yù)設(shè)軌跡移動以得到所述三維點云圖像；

19、發(fā)送所述第三運動指令，控制所述機械臂以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡對所述目標(biāo)物進(jìn)行切割。

20、作為優(yōu)選方案之一，所述多維感知裝置還包括設(shè)置在所述機械臂的所述第一方向上的軟管伸縮式內(nèi)窺鏡，所述遠(yuǎn)程遙控站，還用于：

21、完成所述目標(biāo)物的切割后，將所述軟管伸縮式內(nèi)窺鏡伸入切割后的孔洞內(nèi)，獲取所述軟管伸縮式內(nèi)窺鏡采集的檢視信息，輸出切割結(jié)果；和/或，

22、完成所述目標(biāo)物的切割后，控制所述機械臂的末端的所述噴嘴翻轉(zhuǎn)，帶動所述深度相機朝向切割后的孔洞，獲取所述深度相機采集的三維圖像，輸出切割結(jié)果。

23、作為優(yōu)選方案之一，所述行走平臺包括移動底盤，所述移動底盤的四周還分別設(shè)置有伸縮支腳；

24、其中，所述控制模塊配置有水平傳感器，且所述控制模塊與每個所述伸縮支腳連接，用于控制所述每個所述伸縮支腳的伸縮高度。

25、第二方面，本發(fā)明提供了一種智能水切割排爆機器人作業(yè)方法，采用技術(shù)方案是：

26、一種智能水切割排爆機器人作業(yè)方法，所述方法包括：

27、獲取環(huán)視攝像傳感器采集的環(huán)視影像，確定行走平臺的行走方向；

28、遠(yuǎn)程發(fā)送行走指令，控制所述行走平臺按照所述行走方向移動到作業(yè)區(qū)域；

29、獲取監(jiān)視傳感器采集的前方影像，確定位于所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物；

30、獲取深度相機采集所述目標(biāo)物所得到的三維圖像；

31、響應(yīng)于針對所述三維圖像的目標(biāo)區(qū)域的掃描指令，獲取激光掃描儀針對所述目標(biāo)區(qū)域掃描得到的三維點云圖像；

32、響應(yīng)于針對所述三維點云圖像的切割中心的切割指令，得到以所述切割中心為起點的預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡；

33、控制機械臂將噴嘴轉(zhuǎn)移至切割中心，并控制噴嘴以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡對目標(biāo)物進(jìn)行切割，同時獲取所述監(jiān)視傳感器在切割過程中采集的前方影像。

34、作為優(yōu)選方案之一，所述獲取所述監(jiān)視傳感器采集的前方影像，確定位于所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物，包括：

35、獲取所述監(jiān)視傳感器采集的前方影像，以及獲取所述深度相機采集的二維圖像，確定位于所述作業(yè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)物的位置信息；

36、基于所述位置信息，控制所述行走平臺移動到目標(biāo)位置。

37、作為優(yōu)選方案之一，獲取所述深度相機采集所述目標(biāo)物所得到的三維圖像，包括：

38、發(fā)送第一運動指令，控制所述機械臂以第一預(yù)設(shè)軌跡翻轉(zhuǎn)；所述第一運動指令表征為模擬所述機械臂以第一預(yù)設(shè)軌跡翻轉(zhuǎn)時與所述目標(biāo)物未發(fā)生碰撞；

39、獲取所述深度相機采集所述目標(biāo)物所得到的三維圖像；

40、所述獲取所述激光掃描儀針對所述目標(biāo)區(qū)域掃描得到的三維點云圖像，包括：

41、發(fā)送第二運動指令，控制所述機械臂在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)以第二預(yù)設(shè)軌跡移動；所述第二運動指令表征為模擬所述機械臂以第二預(yù)設(shè)軌跡移動時與所述目標(biāo)物未發(fā)生碰撞；

42、獲取隨所述機械臂運動的所述激光掃描儀在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)掃描所述目標(biāo)物所得到的三維點云圖像；

43、所述控制所述噴嘴以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡對所述目標(biāo)物進(jìn)行切割，包括：

44、發(fā)送第三運動指令，控制所述機械臂在所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡移動；所述第三運動指令表征為模擬所述機械臂以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡移動時與所述目標(biāo)物未發(fā)生碰撞。

45、作為優(yōu)選方案之一，所述基于所述位置信息，控制所述行走平臺移動到目標(biāo)位置，之后包括：

46、獲取所述行走平臺的水平信息，判斷所述行走平臺是否水平；

47、在所述行走平臺非水平的情況下，控制多個伸縮支腳以各自對應(yīng)的伸縮高度伸長；

48、在所述行走平臺為水平的情況下，控制多個伸縮支腳以相同的預(yù)設(shè)高度伸長。

49、作為優(yōu)選方案之一，所述控制所述機械臂將噴嘴轉(zhuǎn)移至所述切割中心，并控制所述噴嘴以所述預(yù)設(shè)作業(yè)軌跡對所述目標(biāo)物進(jìn)行切割，之后包括：

50、完成所述目標(biāo)物的切割后，控制所述機械臂帶動軟管伸縮式內(nèi)窺鏡伸入切割后的孔洞內(nèi)，獲取所述軟管伸縮式內(nèi)窺鏡采集的檢視信息，輸出切割結(jié)果；和/或，

51、完成所述目標(biāo)物的切割后，控制所述機械臂的末端的所述噴嘴翻轉(zhuǎn)，帶動所述深度相機朝向切割后的孔洞，獲取所述深度相機采集的三維圖像，輸出切割結(jié)果。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)包括以下優(yōu)點：

53、本技術(shù)實施例提供的系統(tǒng)，通過環(huán)視攝像傳感器、監(jiān)視傳感器提供廣泛的視野，確定目標(biāo)物位置和行進(jìn)方向，深度相機進(jìn)行粗掃描快速生成較大范圍的三維圖像，確定目標(biāo)物的大致輪廓，鎖定目標(biāo)物的位置、距離和尺寸，規(guī)劃出后續(xù)激光掃描儀的作業(yè)空間和防撞邊界，為激光掃描儀提供目標(biāo)區(qū)域掃描范圍。激光掃描器能夠在小范圍內(nèi)進(jìn)行高精度的細(xì)節(jié)捕捉，在深度相機標(biāo)定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行精細(xì)掃描，通過局部精細(xì)化掃描得到目標(biāo)物的精準(zhǔn)三維模型，從而確保對目標(biāo)物進(jìn)行精準(zhǔn)分析和切割運動規(guī)劃。如此，通過全景攝像和全向視覺提供機器人了行進(jìn)及作業(yè)的良好視覺傳感，使機器人可以在復(fù)雜未知環(huán)境中獲取多維度的視覺信息，并實現(xiàn)動態(tài)、全方位的目標(biāo)識別和精細(xì)作業(yè)定位。并且多個模塊不同維度的功能協(xié)同，實現(xiàn)逐步細(xì)化感知過程，使得后續(xù)模塊的采集能夠更加集中和高效，提高整體作業(yè)效率和安全性。多維感知裝置使機器人在執(zhí)行任務(wù)時具備從廣域到微觀的環(huán)境感知能力，有效提升了識別、定位和作業(yè)的精度與靈活性。