[发明专利]一种基于脑机结合的机器人排爆系统的排爆方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人智能控制领域，是一种智能控制技术与机器人排爆相结合的应用，特别是涉及一种基于脑机结合的机器人排爆系统的排爆方法。

背景技术

排爆是一项非常危险的任务，因此排爆机器人的研究是当前机器人研究的一个热点。由于排爆机器人一般工作在非结构化的环境中，因此，研究具有局部自主能力的、可以通过人机交互，高效完成排爆任务的智能机器人是今后一段时间的发展方向，目前已有的排爆机器人进行排爆时，其结构复杂，智能化程度低，而且操作繁琐，安全性能低，开发一套结构相对简单，能够实时处理各种复杂任务的智能排爆机器人系统的排爆方法具有非常重要的意义。

发明内容

为克服现有技术上的不足，本发明的目的是在于提供一种具有类似于人脑学习过程的智能机器人排爆系统的排爆方法，充分利用排爆专家的排爆知识，能够实时处理各种复杂任务，来实现机器人的自主排爆。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是一种基于脑机结合的机器人排爆系统的排爆方法，包括如下步骤：

（1）首先排爆专家与机器人进行排爆训练，在机器人大脑中建立初始排爆知识库。

（2）当排爆任务下达后，排爆专家携带安装有排爆专家系统的计算机进入排爆区域外围监控地点开始工作，排爆机器人携带两台摄像机、超声波传感器、激光测距仪及无线通讯设备进入排爆区域入口，准备执行排爆搜索。

（3）排爆任务开始前，先进行机器人与排爆专家之间的连通性测试。然后利用机器人的双目视觉系统实时采集图像并利用无线装置传回至排爆专家系统计算机，进行三维场景构建。

（4）根据构建的三维场景，排爆专家实时控制机器人进行排爆搜索任务，与此同时，利用电波帽实时采集排爆专家的脑电波信号，经处理后传送给排爆机器人，供其在线学习，并更新排爆知识库。

（5）当排爆专家和机器人之间通信出现故障，则机器人利用可变力场法进行自主导航，并根据自身知识库来匹配实时图像继续进行排爆搜索任务。

（6）发现爆炸物，排爆专家通过无线通讯装置，实时控制排爆机器人进行排爆，同时利用脑机结合的方法实现机器人在线学习。如果通讯中断，则排爆机器人利用自身所存储的排爆知识进行自主排爆。

（7）所有区域搜索完毕，排爆任务完成，机器人安全返回。

本发明利用机器人上的两台摄像机分别获取物体不同角度的两幅图像，由图像处理模块进行立体特征匹配。本发明采用Harris-SIFT算法进行特征匹配，具体如下：

首先载入左右摄像机的图像到计算机，对图像进行初始化，分别在左右图像中检测Harris特征点，计算特征点的主方向，生成SIFT特征点描述算子，最终完成特征匹配。

其中，SIFT算子是一种有效地点特征提取算子，计算公式如下：

R=Δ(C)-ktr²(C)

其中，Δ为矩阵行列式；tr为矩阵直迹；C为相关矩阵。

本发明的有益效果如下：

本发明通过脑机结合技术用于排爆机器人的学习过程，建立机器人排爆知识库；并且机器人具有双目视觉，可以实时传输并构建排爆现场的三维场景，更有利于排爆专家进行精确排爆操作；当机器人和排爆专家通信中断时，机器人可以利用可变力场法进行自主导航，在通讯中断或者其他更加复杂情况下，机器人可以利用知识库进行完全自主排爆，进而充分利用排爆专家的排爆知识，来实现机器人的自主排爆。

附图说明：

图1为排爆任务工作流程图。

图2为基于脑机结合的机器人知识库建立及更新流程图。

图3为机器人立体视觉算法流程图。

图4为基于脑机结合的排爆系统工作示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明是一种基于脑机结合的机器人排爆系统的排爆方法，其充分利用排爆专家的排爆知识，来实现机器人的自主排爆；其具体流程如附图1所示，包括如下步骤：

（1）首先排爆专家与机器人进行排爆训练，在机器人大脑中建立初始排爆知识库。

上述机器人进行排爆训练，在机器人大脑中建立初始排爆知识库的步骤如下：

（1a）在机器人控制系统中植入一块DSP芯片，构建机器人大脑，并把该芯片划分四个区域，分别对应人脑的左脑、右脑、后脑和中枢；