基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場信息探測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應急救援技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場信息探測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，機器人技術(shù)研究本身起步較晚，智能移動機器人的研究與世界先進水平有很大的差距。近年來，在國家“863”規(guī)劃和“十一五”規(guī)劃的指導下，我國特種機器人研究與應用已經(jīng)取得重大進展。作業(yè)型水下機器人、微操作機器人、自主行為與移動機器人系統(tǒng)、月球車移動系統(tǒng)、醫(yī)療機器人、管道作業(yè)機械人、農(nóng)業(yè)機器人(水果采摘機器人)與服務機器人、排爆機器人、復雜環(huán)境下生物作業(yè)機器人、電解鋁清潔機器人、有色金屬自動化生產(chǎn)機器人在相應的領(lǐng)域都得到了推廣和應用。隨著人工智能技術(shù)研究的廣泛深入，我國對特種機器人的理論研究正逐步深入，對極限環(huán)境作業(yè)機器人的要求也越來越高，但現(xiàn)有的作業(yè)機器人，尤其是極限環(huán)境下的作業(yè)機器人，在復雜的自然環(huán)境下執(zhí)行自主性、可靠性要求比較高的任務時，對環(huán)境感知能力較弱且對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)場信息探測系統(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)場信息探測系統(tǒng)，其包括探測機器人、圖像采集設(shè)備、上位機和探測設(shè)備，圖像采集設(shè)備固定于探測機器人上，圖像采集設(shè)備采集現(xiàn)場視頻圖像，探測設(shè)備檢測現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)，所述探測機器人內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊、運動驅(qū)動模塊、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設(shè)備分別連接控制器，圖像處理模塊分析現(xiàn)場視頻圖像實時生成事故現(xiàn)場的立體地圖，控制器基于立體地圖和現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)生成實時的避障線路，運動驅(qū)動模塊驅(qū)動探測機器人按照實時的避障線路在事故現(xiàn)場內(nèi)自主移動；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場應急指揮中心的上位機連接，上位機接收由探測機器人實時發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，并在上位機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，所述立體視覺相機安裝于探測機器人上，立體視覺相機分別采集左右圖像。
[0006]所述圖像處理模塊藉由立體視覺相機采集的左右圖像的各特征點的特性描述向量的歐式距離進行特征匹配，進而獲得空間中一點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在事故現(xiàn)場機器人平臺坐標系下的三維坐標；再采用高斯-牛頓迭代法可計算出機器人當前的準確信息位置和姿態(tài)的變換。
[0007]所述控制器藉由立體視覺相機采集的左右圖像提取的視覺定位特征結(jié)果，對匹配點集構(gòu)建Delaunary三角形，對三角形三個頂點的信息采用內(nèi)插法獲得所有點的視差值，求出當前時刻的點云數(shù)據(jù)和深度信息；再利用三角關(guān)系將點云數(shù)據(jù)換算到立體地圖對應的世界坐標系中，進而完成立體建模。
[0008]所述無線通信模塊包括藍牙模塊、ZigBee模塊和3G/4G通信模塊。
[0009]上位機和探測機器人之間的無線傳輸距離在1000m范圍內(nèi)時，所述無線通信模塊利用ZigBee模塊無線傳輸；上位機和探測機器人之間的無線傳輸距離超出1000m時，所述無線通信模塊通過握手協(xié)議自動激活3G/4G通信模塊通過3G網(wǎng)絡進行傳輸。
[0010]所述探測設(shè)備根據(jù)事故實際需檢測的環(huán)境參數(shù)選擇相應的環(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]所述探測機器人為履帶式機器人或者輪式機器人。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，可根據(jù)特種設(shè)備事故類型和實際情況確定監(jiān)控所需環(huán)境參數(shù)，靈活選擇探測設(shè)備的；圖像采集設(shè)備實時采集探測機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)備實時采集的探測機器人所在位置的圖片、視頻生成現(xiàn)場環(huán)境立體地圖；控制器基于立體地圖和現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)生成實時的避障線路，運動驅(qū)動模塊驅(qū)動探測機器人按照實時的避障線路在事故現(xiàn)場內(nèi)進行自主避障移動；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場應急指揮中心的上位機連接，上位機接收由探測機器人實時發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，并在上位機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實時掌握事故現(xiàn)場的情況，并根據(jù)實際需要通過上位機遠程操控探測機器人動作。本發(fā)明通過對事故現(xiàn)場的實時探測為特種設(shè)備事故應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產(chǎn)安全。傳感器的位置信息和所測的信息在地圖中顯示出來。
【附圖說明】
[0013]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細說明；
圖1本發(fā)明基于立體建模的特種設(shè)備事故現(xiàn)場信息探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括探測機器人、圖像采集設(shè)備、上位機和探測設(shè)備，圖像采集設(shè)備固定于探測機器人上，圖像采集設(shè)備采集現(xiàn)場視頻圖像，探測設(shè)備檢測現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)，所述探測機器人內(nèi)設(shè)有圖像處理模塊、運動驅(qū)動模塊、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設(shè)備分別連接控制器，圖像處理模塊分析現(xiàn)場視頻圖像實時生成事故現(xiàn)場的立體地圖，控制器基于立體地圖和現(xiàn)場的環(huán)境參數(shù)生成實時的避障線路，運動驅(qū)動模塊驅(qū)動探測機器人按照實時的避障線路在事故現(xiàn)場內(nèi)自主移動；控制器通過無線通信模塊與設(shè)置于現(xiàn)場應急指揮中心的上位機連接，上位機接收由探測機器人實時發(fā)送的立體地圖和環(huán)境參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，并在上位機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，所述立體視覺相機安裝于探測機器人上，立體視覺相機分別采集左右圖像。
[0016]所述圖像處理模塊藉由立體視覺相機采集的左右圖像的各特征點的特性描述向量的歐式距離進行特征匹配，進而獲得空間中一點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在事故現(xiàn)場機器人平臺坐標系下的三維坐標；再采用高斯-牛頓迭代法可計算出機器人當前的準確信息位置和姿態(tài)的變換。
[0017]所述控制器藉由立體視覺相機采集的左右圖像提取的視覺定位特征結(jié)果，對匹配點集構(gòu)建Delaunary三角形，對三角形三個頂點的信息采用內(nèi)插法獲得所有點的視差值，求出當前時刻的點云數(shù)據(jù)和深度信息；再利用三角關(guān)系將點云數(shù)據(jù)換算到立體地圖對應的世界坐標系中，進而完成立體建模。
[0018]所述無線通信模塊包括藍牙模塊、ZigBee模塊和3G/4G通信模塊。
[0019]上位機和探測機器人之間的無線傳輸距離在1000m范圍內(nèi)時，所述無線通信模塊利用ZigBee模塊無線傳輸；上位機和探測機器人之間的無線傳輸距離超出1000m時，所述無線通信模塊通過握手協(xié)議自動激活3G/4G通信模塊通過3G網(wǎng)絡進行傳輸。
[0020]所述探測設(shè)備根據(jù)事故實際需檢測的環(huán)境參數(shù)選擇相應的環(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]所述探測機器人為履帶式機器人或者輪式機器人。
[0022]下面對本發(fā)明的各個部分的具體工作原理做詳細說明。
[0023]本發(fā)明的探測機器人在事故現(xiàn)場內(nèi)自由移動，攜帶一探測設(shè)備的探測機器人一直進行數(shù)據(jù)傳輸。探測機器人還進行設(shè)計改造，使其有可以放置若干個探測設(shè)備的環(huán)境信息傳感器的地方。把每個環(huán)境信息傳感器的位置進行編號，每個環(huán)境信息傳感器位置下面使其有一個狀態(tài)開關(guān)，當有環(huán)境信息傳感器在上面放置時給探測機器人一個信號指明這個位置有環(huán)境信息傳感器在，探測設(shè)備取走則沒有信號。
[0024]圖像采集設(shè)備使用立體視覺