[发明专利]一种基于优化路径火灾巡检机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种基于优化线路的火灾巡检机器人，其特征在于，包括：

巡检机器人主体；

超声波距离传感器，其可拆卸设置在所述巡检机器人主体上，能够检测所述巡检机器人主体与火情位置之间的距离；

红外摄像机，其可拆卸设置在所述巡检机器人主体上，并与所述超声波距离传感器同轴设置，能够拍摄所述巡检机器人主体四周的火情影像；

烟雾探测器，其设置在所述巡检机器人主体一端，能够检测火灾现场的烟雾浓度；

控制器，其连接所述超声波距离传感器和所述红外摄像机，能够对所述火情位置距离和所述火情影像进行解析，规划所述巡检机器人主体的行走路径，并控制所述巡检机器人主体沿所述行走路径移动。

2.根据权利要求1所述的基于优化线路的火灾巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人主体包括：

壳体；

从动轮轴，其可旋转支撑在所述壳体上；

驱动轮轴，其与所述从动轮轴平行设置；

转动轮，其套设在所述轮轴上；

驱动轮，其套设在所述驱动轮轴上。

3.根据权利要求2所述的基于优化线路的火灾巡检机器人，其特征在于，还包括旋转架，其支撑在所述巡检机器人主体上，以支撑所述超声波距离传感器和所述红外摄像机。

4.根据权利要求3所述的基于优化线路的火灾巡检机器人，其特征在于，所述旋转架包括：

转动盘，其设置在所述巡检机器人主体顶部，并能够绕所述巡检机器人主体360°旋转；

固定架，其能够夹持所述超声波距离传感器和所述红外摄像机；

气动支柱，其设置在所述转动盘和所述固定架之间，能够通过改变所述气动支柱的长度，改变所述固定架的高度。

5.一种火灾巡检机器人的路径优化控制方法，使用如权利要求1-4中任一项所述的基于优化线路的火灾巡检机器人，其特征在于，包括：

步骤一、利用所述红外摄像机拍摄所述巡检机器人主体四周的影像，并对所述火情影像进行预处理；

其中所述红外摄像机旋转，并分别拍摄红外摄像机从初始位置旋转至90°、180°、270°和360°四个方向上的红外影像；

步骤二、对所述预处理后的障碍物影像内的像素点进行逐像素滑窗，并计算每个像素点的局部对比度，进而得到全图的局部对比度图；

步骤三、对所述局部对比度图进行阈值分割，识别出红外影像中的火情影像，并确定所述火情转角；

步骤四、利用超声波传感器，检测识别出的红外影像中火情位置与所述巡检机器人的距离，并根据所述火情位置距离和转角估算火焰高度，利用所述烟雾探测器探测烟雾浓度；

步骤五、综合所述火焰高度和转角、以及所述火情位置与所述巡检机器人的距离获得所述所述巡检机器人的路径边界；

步骤六、根据所述路径边界规划所述巡检机器人的行进路径，并控制所述巡检机器人沿所述行进路径移动。

6.根据权利要求5所述的火灾巡检机器人的路径优化控制方法，其特征在于，所述步骤一中的障碍物影像预处理过程包括：

步骤a、对采集的火情影像进行二值化处理，得到二值化后的障碍物影像：

式中，I(x,y)为位置的灰度值，thresh为预设阈值，f(x,y)为二值化后静脉图像(x,y)位置的灰度值；

步骤b、对所述二值化图像进行像素点分割，得到ξ＝m×n个像素点；其中，m为横向像素个数，n为纵向像素个数；

步骤c、对像素点分割后的图像分别进行取反与直方图均衡化操作，从而获得m×n像素大小的预处理的火情影像。