[发明专利]一种用于矿山救援的机器人视觉系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山救援的机器人视觉系统及其控制方法，属于矿山安全设备技术领域。

背景技术

煤矿事故的发生不仅造成了巨大的财产损失，而且危及生命。如何开展高效的救援工作 一直是我们研究的重要问题。为此，机器人在救援工作中起到了很大的重要，人们对机器人 的研究也越来越深入，不断努力开发出新功能、新技术，希望能开发出更多的功能代替救援 人员完成危险和艰辛的救援任务。矿山救援机器人不仅能够能在狭小环境中行走，而且可以 替代救援人员进入随时有塌方危险、高温、缺氧、烟雾弥漫、有害气体散布等的恶劣环境中 进行对灾难现场环境的拍摄。因此，迫切需要一种安装视觉系统的救援机器人，解决光线较 差环境下的道路和障碍物识别，以及通过图像信息传输了解矿洞堵塞、堆积物状态、遇险遇 难人员数量及分布等问题，从而快速制定最佳救援路线和救援方法。

发明内容

基于以上问题，本发明提供了一种矿山救援的机器人视觉系统，解决现有技术中救援自 动化程度低，人工救援效率低且危及生命等问题以及解决现有矿山救援机器人在光线较差环 境下的道路和障碍物识别，以及通过图像信息传输了解矿洞堵塞、堆积物状态、遇险遇难人 员数量及分布等问题；通过将机器视觉等方法应用到救援机器人上，有效地避免救援人员伤 亡，提高了救援的自动化程度和救援效率，满足实际情况的需要。

本发明的技术方案是：一种矿山救援的机器人视觉系统，包括救援机器人和相应的视觉 及控制系统；救援机器人上设有采集现场图像的环境信息采集单元、驱动单元、连接和辅助 单元、控制处理单元；环境信息采集单元包括两个相机2、两个LED光源13；驱动单元包括 八个直流电机14、四个舵机8、八个驱动轮11和四个履带12；连接和辅助单元包括八个轴 套10、两个供电电源17、四个大U型架4、四个小U型架7、两个箱盖3、控制器箱体1、 急救物品箱体5、救援物品16、两个起盖卡扣9和两个箱盖转轴6；控制处理单元包括控制 器15；控制器15上的视觉及控制系统包括图像采集模块、图像处理模块、电机及舵机驱动 模块；

所述控制器箱体1和急救物品箱体5的前端上侧的中心位置分别安装有相机2，每个相 机2的正下方均安装有一个LED光源13；两个箱盖3通过两个箱盖转轴6分别与控制器箱 体1和急救物品箱体5连接；四个大U型架4和四个小U型架7用来固定四个舵机8并在四 个舵机8进行转动时保证角度的调整；

所述八个直流电机14通过四根轴和八个轴套10与八个驱动轮11连接；四个履带12通 过齿轮啮合关系与八个驱动轮11连接；

所述两个起盖卡扣9安装在两个箱盖3的外侧；控制器15和救援物品16分别安放在控 制器箱体1和急救物品箱体5内；供电电源17安放在控制器箱体1的背面用于供电。

所述的用于矿山救援的机器人视觉系统的控制方法，所述方法的具体步骤如下：

Step1、打开右侧箱盖3，将救援物品16装入急救物品箱体5中；

Step2、打开左侧箱盖3，打开控制器15的启动按钮；

Step3、相机2和LED光源13在控制器15中图像采集模块的驱动下开始进行图像采集 与存储；

所述步骤Step3中，图像采集模块进行图像采集与存储的步骤如下：

Step3.1、系统初始化；

Step3.2、判断磁盘空间是否大于1G：

如果大于1G，则执行步骤Step3.3；否则，返回步骤Step3.1；

Step3.3、判断剩余空间是否大于0.5G：

如果大于0.5G，则执行步骤Step3.4；否则，返回步骤Step3.1；

Step3.4、打开相机2并开启LED光源13；

Step3.5、配置相机2的参数并调节LED光源13的亮度；

Step3.6、利用相机2配置的参数拍摄矿山道路图像；采集到的每幅道路图像尺寸x₁×y₁均相同；

Step3.7、以系统的机器时间命名对拍摄的矿山道路图像进行存储。

Step4、利用控制器15中的图像处理模块对控制器15中图像采集模块采集到的矿山道路 图像进行道路坐标定位；

所述步骤Step4中，图像处理模块进行道路坐标定位的步骤如下：

Step4.1、将道路图像由彩色图变换为灰度图；

Step4.2、对变换后的灰度图像进行直方图均衡；

Step4.3、对直方图均衡后的图像进行图像二值化处理；