基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)急救援技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)，機(jī)器人技術(shù)研究本身起步較晚，智能移動(dòng)機(jī)器人的研究與世界先進(jìn)水平有很大的差距。近年來，在國(guó)家“863”規(guī)劃和“十一五”規(guī)劃的指導(dǎo)下，我國(guó)特種機(jī)器人研究與應(yīng)用已經(jīng)取得重大進(jìn)展。作業(yè)型水下機(jī)器人、微操作機(jī)器人、自主行為與移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)、月球車移動(dòng)系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)器人、管道作業(yè)機(jī)械人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人(水果采摘機(jī)器人)與服務(wù)機(jī)器人、排爆機(jī)器人、復(fù)雜環(huán)境下生物作業(yè)機(jī)器人、電解鋁清潔機(jī)器人、有色金屬自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)器人在相應(yīng)的領(lǐng)域都得到了推廣和應(yīng)用。隨著人工智能技術(shù)研究的廣泛深入，我國(guó)對(duì)特種機(jī)器人的理論研究正逐步深入，對(duì)極限環(huán)境作業(yè)機(jī)器人的要求也越來越高，但現(xiàn)有的作業(yè)機(jī)器人，尤其是極限環(huán)境下的作業(yè)機(jī)器人，在復(fù)雜的自然環(huán)境下執(zhí)行自主性、可靠性要求比較高的任務(wù)時(shí)，對(duì)環(huán)境感知能力較弱且對(duì)行走路線的避障效果不好，集成度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)系統(tǒng)，其包括探測(cè)機(jī)器人、圖像采集設(shè)備、上位機(jī)和探測(cè)設(shè)備，圖像采集設(shè)備固定于探測(cè)機(jī)器人上，圖像采集設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，探測(cè)設(shè)備檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)，所述探測(cè)機(jī)器人內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通信模塊、控制器，圖像采集設(shè)備連接圖像處理模塊，圖像處理模塊和探測(cè)設(shè)備分別連接控制器，圖像處理模塊分析現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像實(shí)時(shí)生成事故現(xiàn)場(chǎng)的立體地圖，控制器基于立體地圖和現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)生成實(shí)時(shí)的避障線路，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)探測(cè)機(jī)器人按照實(shí)時(shí)的避障線路在事故現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)自主移動(dòng)；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心的上位機(jī)連接，上位機(jī)接收由探測(cè)機(jī)器人實(shí)時(shí)發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在上位機(jī)的顯示屏上顯示帶有環(huán)境參數(shù)的立體地圖。
[0005]所述圖像采集設(shè)備包括立體視覺相機(jī)，所述立體視覺相機(jī)安裝于探測(cè)機(jī)器人上，立體視覺相機(jī)分別采集左右圖像。
[0006]所述圖像處理模塊藉由立體視覺相機(jī)采集的左右圖像的各特征點(diǎn)的特性描述向量的歐式距離進(jìn)行特征匹配，進(jìn)而獲得空間中一點(diǎn)在左右圖像的投影位置，利用極線集合與小孔成像原理得到該點(diǎn)在事故現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人平臺(tái)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；再采用高斯-牛頓迭代法可計(jì)算出機(jī)器人當(dāng)前的準(zhǔn)確信息位置和姿態(tài)的變換。
[0007]所述控制器藉由立體視覺相機(jī)采集的左右圖像提取的視覺定位特征結(jié)果，對(duì)匹配點(diǎn)集構(gòu)建Delaunary三角形，對(duì)三角形三個(gè)頂點(diǎn)的信息采用內(nèi)插法獲得所有點(diǎn)的視差值，求出當(dāng)前時(shí)刻的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和深度信息；再利用三角關(guān)系將點(diǎn)云數(shù)據(jù)換算到立體地圖對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系中，進(jìn)而完成立體建模。
[0008]所述無線通信模塊包括藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊和3G/4G通信模塊。
[0009]上位機(jī)和探測(cè)機(jī)器人之間的無線傳輸距離在1000m范圍內(nèi)時(shí)，所述無線通信模塊利用ZigBee模塊無線傳輸；上位機(jī)和探測(cè)機(jī)器人之間的無線傳輸距離超出1000m時(shí)，所述無線通信模塊通過握手協(xié)議自動(dòng)激活3G/4G通信模塊通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。
[0010]所述探測(cè)設(shè)備根據(jù)事故實(shí)際需檢測(cè)的環(huán)境參數(shù)選擇相應(yīng)的環(huán)境信息傳感器，環(huán)境信息傳感器包括溫度傳感器和特定氣體濃度傳感器。
[0011]所述探測(cè)機(jī)器人為履帶式機(jī)器人或者輪式機(jī)器人。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，可根據(jù)特種設(shè)備事故類型和實(shí)際情況確定監(jiān)控所需環(huán)境參數(shù)，靈活選擇探測(cè)設(shè)備的；圖像采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集探測(cè)機(jī)器人所在位置的圖片、視頻，所述圖像處理模塊基于圖像采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集的探測(cè)機(jī)器人所在位置的圖片、視頻生成現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境立體地圖；控制器基于立體地圖和現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)生成實(shí)時(shí)的避障線路，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)探測(cè)機(jī)器人按照實(shí)時(shí)的避障線路在事故現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行自主避障移動(dòng)；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心的上位機(jī)連接，上位機(jī)接收由探測(cè)機(jī)器人實(shí)時(shí)發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在上位機(jī)的顯示屏上顯示帶有環(huán)境參數(shù)的立體地圖，工作人員可通過上位機(jī)實(shí)時(shí)掌握事故現(xiàn)場(chǎng)的情況，并根據(jù)實(shí)際需要通過上位機(jī)遠(yuǎn)程操控探測(cè)機(jī)器人動(dòng)作。本發(fā)明通過對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)探測(cè)為特種設(shè)備事故應(yīng)急救援提供決策支持，從而提高救援效率，減少事故造成損失，更好地保障人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。傳感器的位置信息和所測(cè)的信息在地圖中顯示出來。
【附圖說明】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；
圖1本發(fā)明基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場(chǎng)信息探測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括探測(cè)機(jī)器人、圖像采集設(shè)備、上位機(jī)和探測(cè)設(shè)備，圖像采集設(shè)備固定于探測(cè)機(jī)器人上，圖像采集設(shè)備采集現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，探測(cè)設(shè)備檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)，所述探測(cè)機(jī)器人內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊、無線通信模塊、控制器，圖像采集設(shè)備連接圖像處理模塊，圖像處理模塊和探測(cè)設(shè)備分別連接控制器，圖像處理模塊分析現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像實(shí)時(shí)生成事故現(xiàn)場(chǎng)的立體地圖，控制器基于立體地圖和現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)生成實(shí)時(shí)的避障線路，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)探測(cè)機(jī)器人按照實(shí)時(shí)的避障線路在事故現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)自主移動(dòng)；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮中心的上位機(jī)連接，上位機(jī)接收由探測(cè)機(jī)器人實(shí)時(shí)發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在上位機(jī)的顯示屏上顯示帶有環(huán)境參數(shù)的立體地圖。
[0015]所述圖像采集設(shè)備包括立體視覺相機(jī)，所述立體視覺相機(jī)安裝于探測(cè)機(jī)器人上，立體視覺相機(jī)分別采集左右圖像。
[0016]所述圖像處理模塊藉由立體視覺相機(jī)采集的左右圖像的各特征點(diǎn)的特性描述向量的歐式距離進(jìn)行特征匹配，進(jìn)而獲得空間中一點(diǎn)在左右圖像的投影位置，利用極線集合與小孔成像原理得到該點(diǎn)在事故現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人平臺(tái)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；再采用高斯-牛頓迭代法可計(jì)算出機(jī)器人當(dāng)前的準(zhǔn)確信息位置和姿態(tài)的變換。
[0017]所述控制器藉由立體視覺相機(jī)采集的左右圖像提取的視覺定位特征結(jié)果，對(duì)匹配點(diǎn)集構(gòu)建Delaunary三角形，對(duì)三角形三個(gè)頂點(diǎn)的信息采用內(nèi)插法獲得所有點(diǎn)的視差值，求出當(dāng)前時(shí)刻的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和深度信息；再利用三角關(guān)系將點(diǎn)云數(shù)據(jù)換算到立體地圖對(duì)應(yīng)的世界坐標(biāo)系中，進(jìn)而完成立體建模。
[0018]所述無線通信模塊包括藍(lán)牙模塊、ZigBee模塊和3G/4G通信模塊。
[0019]上位機(jī)和探測(cè)機(jī)器人之間的無線傳輸距離在1000m范圍內(nèi)時(shí)，所述無線通信模塊利用ZigBee模塊無線傳輸；上位機(jī)和探測(cè)機(jī)器人之間的無線傳輸距離超出1000m時(shí)，所述無線通信模塊通過握手協(xié)議自動(dòng)激活3G/4G通信模塊通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。
[0020]所述探測(cè)設(shè)備根據(jù)事故實(shí)際需檢測(cè)的環(huán)境參數(shù)選擇相應(yīng)的環(huán)境信息傳感器，環(huán)境信息傳感器包括溫度傳感器和特定氣體濃度傳感器。
[0021]所述探測(cè)機(jī)器人為履帶式機(jī)器人或者輪式機(jī)器人。
[0022]下面對(duì)本發(fā)明的各個(gè)部分的具體工作原理做詳細(xì)說明。
[0023]本發(fā)明的探測(cè)機(jī)器人在事故現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)自由移動(dòng)，攜帶一探測(cè)設(shè)備的探測(cè)機(jī)器人一直進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。探測(cè)機(jī)器人還進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，使其有可以放置若干個(gè)探測(cè)設(shè)備的環(huán)境信息傳感器的地方。把每個(gè)環(huán)境信息傳感器的位置進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)環(huán)境信息傳感器位置下面使其有一個(gè)狀態(tài)開關(guān)，當(dāng)有環(huán)境信息傳感器在上面放置時(shí)給探測(cè)機(jī)器人一個(gè)信號(hào)指明這個(gè)位置有環(huán)境信息傳感器在，探測(cè)設(shè)備取走則沒有信號(hào)。
[0024]圖像采集設(shè)備使用立體視覺