[发明专利]多感官主动巡检机器人装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多感官主动巡检机器人装置及其控制方法，包括平台界面、设置于平台底层的运动及控制模块(1)以及设置于平台上层的视觉模块(2)、光纤嗅觉模块(3)、光纤听觉模块(4)、光纤触觉模块(5)和光纤味觉模块(6)。不共线设置的所述多感官主动巡检机器人传感模块构成建立判定信号源方位的三维坐标系。本发明的一种多感官主动巡检机器人装置具有多感官立体探测、光纤传感抗极端环境、光纤传感准确度高的特点；控制方法操作科学、可替代人工、可实现主动探测的特点。

技术领域

本发明属于特种机器人技术领域，特别涉及一种主要基于光纤传感的多感官主动巡检机器人装置及其控制方法。

背景技术

目前，变电站、化工厂等高危环境的巡检工作主要由基于触、摸、闻、听的人工检测方式实现，复杂的环境条件给人身安全带来巨大威胁。采用巡检机器人可以降低人工劳动强度，减少工人危险环境暴露并提升工作效率，然而现有的巡检机器人只能在常规环境下使用，其电子传感部件无法在高压、极端温度或高电磁干扰下使用，且存在质量重，响应慢和精度低的问题。

光纤传感具有质量轻、灵敏度高、响应快、耐极端耐腐蚀、抗电磁干扰等特点。

发明内容

本发明旨在提出一种多感官主动巡检机器人装置及其控制方法，利用光纤传感技术对声音、压力、应变、振动、温度等信号进行检测，运用机器视觉识别并跟踪环境中可疑物，并运用便携式光谱仪检测危险物化学成分，在发现可疑信号后，调动前述多感官传感系统对信号源进行全方位多维度分析探测，实现在极端环境极端工况下，代替人工完成复杂巡检工作，提高巡检水平，解放巡检危险。

本发明的一种多感官主动巡检机器人装置，该装置包括平台界面、设置于平台底层的运动及控制模块1以及设置于平台上层的视觉模块2、光纤嗅觉模块3、光纤听觉模块4、光纤触觉模块5和光纤味觉模块6，其中：光纤嗅觉模块3与光纤听觉模块4均为传感器阵列，光纤听觉模块4包括F-P声振动传感器组成的阵列，光纤嗅觉模块3为由激光散射PM2.5传感器31与指定气体激光内腔反馈光纤传感器32组成的双通道测试模块，均安放在不共线的位置，构建三维坐标系。

所述光纤听觉模块4选用基于双可协调激光器的光纤F-P声振动传感解调系统进行声音信号采集，其结构包括DFB双光束光源41、波分复用器42、3dB耦合器43、包括3个或3个以上分别安放于机器人非共面的位置的F-P声振动传感器的F-P声振动传感器阵列44、光电探测器45、、数据采集卡46与控制板12；两个具有不同波长的DFB激光器41输出的激光通过波分复用器42合束到单根光纤中，经3dB耦合器43入射到光纤F-P声振动传感器阵列44产生干涉，近似成双光束干涉；通过温控驱动调节光源波长，使两个波长产生的两路干涉信号正交；通过波分复用器42分离出两个波长下的光信号，并经光电探测器45转换为电信号，由数据采集卡46对两路干涉信号进行采集并传输到12控制板中进行相位计算。

所述光纤嗅觉模块3中的指定气体激光内腔反馈光纤传感器32包括宽带光源321，滤光片322，探测气室323、参考气室324与探测器325，将宽带光源321发出的光分为两路，经过两个不同波长的滤波片322进行滤光，从而得到波长邻近的λ₁和λ₂两个波长的光，这里λ₁的光作为检测信号，通过检测气室323后由探测器325检测其光强I₁；波长λ₂的光作为参考信号，通过参考气室324后用探测器325测量其光强I₂。

不共线设置的所述多感官主动巡检机器人传感模块构成建立判定信号源方位的三维坐标系。

本发明的一种多感官主动巡检机器人控制方法，该方法具体包括如下步骤：