一种基于ROS的机器人巡逻消防系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ROS的机器人巡逻消防系统及其控制方法，所述系统由客户端控制，包括机器人和服务器端，服务器端用于接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人，并实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息，然后将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端；机器人用于通过激光雷达进行定位，然后根据导航地图使用驱动模块和惯性导航模块进行巡逻，并将深度摄像头所拍摄到的现场画面和传感器模块检测到的火情对应的报警信息上传到服务器。本发明专利技术实现火情的远程巡逻和监测，仅需一个机器人即可实现对所有易着火点的全面覆盖，避免为各个易着火点都设置消防设备而产生高成本。本发明专利技术广泛应用于机器人技术领域。

A ROS-based Robot Patrol Fire Fighting System and Its Control Method

The invention discloses a ROS-based robot patrol and fire fighting system and its control method. The system is controlled by a client, including a robot and a server. The server is used to receive the navigation map uploaded by the client and send the navigation map to the robot. The real-time receiver receives the scene picture and alarm information returned by the robot during the automatic patrol process, and then receives it. The scene picture and alarm information are transmitted to the client in real time; the robot is used for positioning by lidar, and then patrols by driving module and inertial navigation module according to the navigation map, and uploads the scene picture captured by the depth camera and the alarm information corresponding to the fire detected by the sensor module to the server. The invention realizes remote patrol and monitoring of fire situation, and only one robot can cover all easy-to-ignite points comprehensively, thus avoiding the high cost of installing fire-fighting equipment for each easy-to-ignite point. The invention is widely applied in the field of robot technology.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROS的机器人巡逻消防系统及其控制方法
本专利技术涉及机器人
，尤其是一种基于ROS的机器人巡逻消防系统及其控制方法。
技术介绍
术语解释：ROS：机器人操作系统(RobotOperatingSystem)的简称，是一个基于Linux的开源操作系统，目的在于构建一个能够整合不同研究成果，实现算法，代码重用的机器人软件平台。ROS是当前比较流行的机器人控制框架，它让我们节省时间构建机器人的系统框架，更专注算法层面的研究。极大的提高了开发效率。提供了包括硬件抽象描述、底层设备控制、常用功能的实现，程序间信息的传递、程序包管理以及一些可视化数据程序和软件库，并在此平台的基础上开源了很多诸如定位构图，运动与规划，感知与决策等应用软件包。在图书馆、工地和仓库等场合，消防工作是一个重大任务。这些场合的特征是消防隐患是离散分布的，例如图书馆的各藏书区、仓库的各存货区都存放着大量易燃物品，形成一个个相对独立的易着火点。传统的消防方法是在这些易着火点附近安放灭火器材，使得发生火灾时可以供救火人员及时使用，但是这种消防方法显然太被动。目前常用的消防方法是在这些易着火点附近安装烟雾探测器、摄像头以及喷水器等设备，一旦发生火灾可以及时灭火，但是这种方法需要布置大量器材设备，因此需要很高的成本，往往造成了由于成本太高，有关人员偷工减料使得消防器材设备覆盖不到位，在发生火灾时不能及时扑灭的反效果。总之，现有的消防手段普遍存在主动性不强、灵敏性不足、智能化程度低、成本高的缺点，无法形成主动防护，容易形成消防保护上的疏漏，一旦发生火灾，将造成严重的财产损失。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目在于提供一种基于ROS的机器人巡逻消防系统及其控制方法。本专利技术所采取的第一技术方案是：一种基于ROS的机器人巡逻消防系统，所述机器人巡逻消防系统由客户端控制，包括机器人和服务器端；所述机器人包括上位机和下位机；所述上位机包括工控机、深度摄像头和激光雷达，所述工控机安装ROS系统；所述下位机包括控制器、总线模块、驱动模块、传感器模块和惯性导航模块，所述传感器模块包括火焰传感器和/或温度传感器和/或距离传感器，所述控制器通过总线模块分别与驱动模块、传感器模块和惯性导航模块连接，所述控制器与工控机连接；所述服务器端分别与工控机和客户端连接；所述服务器端用于接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人，并实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息，然后将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端；所述机器人用于通过激光雷达进行定位，然后根据导航地图使用驱动模块和惯性导航模块进行巡逻，并将深度摄像头所拍摄到的现场画面和传感器模块检测到的火情对应的报警信息上传到服务器。进一步地，所述机器人巡逻消防系统还包括灭火装置，所述灭火装置安装在机器人上并与工控机连接；所述灭火装置用于在机器人的控制下进行灭火，并在机器人向服务器端发出了灭火请求信息时在服务器端的控制下进行灭火。本专利技术所采取的第二技术方案是：一种基于ROS的机器人巡逻消防系统的控制方法，所述机器人巡逻消防系统由客户端控制，所述机器人巡逻消防系统包括机器人和服务器端，所述控制方法用于控制服务器端，包括以下步骤：接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人；所述导航地图上预先设置了多个巡逻点和相应的巡逻点朝向，所述导航地图用于引导机器人进行自动巡逻；实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息；将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端。进一步地，控制方法还包括以下步骤：在接收到机器人发出的灭火请求信息时接管对灭火装置的控制权限，从而控制灭火装置进行灭火。本专利技术所采取的第三技术方案是：一种基于ROS的机器人巡逻消防系统的控制方法，所述机器人巡逻消防系统由客户端控制，所述机器人巡逻消防系统包括机器人和服务器端，所述控制方法用于控制机器人，包括以下步骤：获取导航地图；所述导航地图上预先设置了多个巡逻点和相应的巡逻点朝向；根据当前自身位置信息在导航地图上进行定位；根据在导航地图上的定位以及各巡逻点和相应的巡逻点朝向，利用路径规划算法规划一条从当前位置出发经过所有巡逻点的最短路径；按照所述最短路径对各巡逻点进行循环巡逻；在巡逻过程中实时拍摄现场画面和检测火情，并将拍摄到的现场画面以及在检测到火情之后生成的报警信息对外发送。进一步地，控制方法还包括以下步骤：在检测到火情时，控制灭火装置进行灭火；在判断火情失控时向服务器端发出灭火请求信息，然后在服务器端响应之后将对灭火装置的控制权限移交给服务器。进一步地，通过以下步骤判断火情失控：在初始检测到火情开始经过预设的时间段后再次进行检测，如果仍然检测到火情，则判断火情失控。进一步地，所述根据当前自身位置信息在导航地图上进行定位这一步骤，具体包括：获取激光测距数据，根据激光测距数据获得当前自身位置信息；利用AMCL自适应蒙特卡洛算法对当前自身位置信息和导航地图进行匹配，从而在导航地图上标记出与当前自身位置对应的点。进一步地，控制方法还包括以下步骤：实时检测巡逻过程中是否遇到障碍物；在检测到障碍物时针对障碍物进行绕行。进一步地，所述在检测到障碍物时针对障碍物进行绕行这一步骤具体包括：如果障碍物位于激光雷达的视野范围内，则使用激光雷达对障碍物进行扫描，然后使用ROS系统运行的动态窗口算法根据激光雷达扫描到的数据进行局部路径规划，并根据局部路径规划的结果绕开障碍物；如果障碍物位于激光雷达的视野范围外，则使用传感器模块对障碍物进行测距，然后使用ROS系统根据传感器的测距数据，控制机器人与障碍物保持固定距离，从而绕开障碍物。本专利技术的有益效果是：可以根据机器人实际使用环境中各个易着火点的位置来设置导航地图上的巡逻点，使得机器人可以专门针对这些易着火点来进行巡逻，一旦检测到某个易着火点的火情信息，便能够及时将报警信息和现场画面上传到服务器端。在服务器端与机器人使用无线通信的情况下，服务器端可以设置在远端，这样便能够实现火情的远程巡逻和监测，而且因为机器人处于移动巡逻状态，只要设置合适的巡逻点，仅需一个机器人即可实现对所有易着火点的全面覆盖，避免为各个易着火点都设置消防设备而产生高成本。附图说明图1为实施例1机器人巡逻消防系统的结构框图；图2为实施例2控制方法的流程图；图3为实施例3控制方法的流程图。具体实施方式实施例1参照图1，一种基于ROS的机器人巡逻消防系统，由客户端控制，包括机器人和服务器端；所述机器人包括上位机和下位机；所述上位机包括工控机、深度摄像头和激光雷达，所述工控机安装ROS系统；所述下位机包括控制器、总线模块、驱动模块、传感器模块和惯性导航模块，所述传感器模块包括火焰传感器和/或温度传感器，所述控制器通过总线模块分别与驱动模块、传感器模块和惯性导航模块连接，所述控制器与工控机连接；所述服务器端分别与工控机和客户端连接，所述服务器端安装ROS系统；所述服务器端用于接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人，并实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息，然后将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端；所述机器人用于通过激光雷达进行定位，然后根据导航地图使用驱动模块和惯性导航模块进行巡逻，并将深本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ROS的机器人巡逻消防系统，所述机器人巡逻消防系统由客户端控制，其特征在于，包括机器人和服务器端；所述机器人包括上位机和下位机；所述上位机包括工控机、深度摄像头和激光雷达，所述工控机安装ROS系统；所述下位机包括控制器和传感器模块，所述控制器分别与传感器模块和工控机连接；所述服务器端分别与工控机和客户端连接；所述服务器端用于接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人，并实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息，然后将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端；所述机器人用于通过激光雷达进行定位，然后根据导航地图进行巡逻，并将深度摄像头所拍摄到的现场画面和传感器模块检测到的火情对应的报警信息上传到服务器。

【技术特征摘要】
1.一种基于ROS的机器人巡逻消防系统，所述机器人巡逻消防系统由客户端控制，其特征在于，包括机器人和服务器端；所述机器人包括上位机和下位机；所述上位机包括工控机、深度摄像头和激光雷达，所述工控机安装ROS系统；所述下位机包括控制器和传感器模块，所述控制器分别与传感器模块和工控机连接；所述服务器端分别与工控机和客户端连接；所述服务器端用于接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人，并实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息，然后将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端；所述机器人用于通过激光雷达进行定位，然后根据导航地图进行巡逻，并将深度摄像头所拍摄到的现场画面和传感器模块检测到的火情对应的报警信息上传到服务器。2.根据权利要求1所述的一种基于ROS的机器人巡逻消防系统，其特征在于，所述机器人巡逻消防系统还包括灭火装置，所述灭火装置安装在机器人上并与工控机连接；所述灭火装置用于在机器人的控制下进行灭火，并在机器人向服务器端发出了灭火请求信息时在服务器端的控制下进行灭火。3.一种基于ROS的机器人巡逻消防系统的控制方法，用于控制服务器端，其特征在于，包括以下步骤：接收客户端上传的导航地图并将导航地图发送到机器人；所述导航地图上预先设置了多个巡逻点和相应的巡逻点朝向，所述导航地图用于引导机器人进行自动巡逻；实时接收机器人在自动巡逻过程中返回的现场画面和报警信息；将接收到的现场画面和报警信息实时传送到客户端。4.根据权利要求3所述的一种基于ROS的机器人巡逻消防系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：在接收到机器人发出的灭火请求信息时接管对灭火装置的控制权限，从而控制灭火装置进行灭火。5.一种基于ROS的机器人巡逻消防系统的控制方法，用于控制机器人，其特征在于，包括以下步骤：获取导航地图；所述导航地图上预先设置了多个巡逻点和相应的巡逻点朝向；根据当前自身位置信息在导航地图上进行定位；根据在导航地图上的定...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳平，
申请(专利权)人：吉林大学珠海学院，珠海市吉珠中小企业先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44