【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巡逻机器人远程控制系统，尤其涉及一种轮式巡逻机器人远程控制系统。
技术介绍
1、随着现代化进程的快速发展，各类设施如超级市场、大型码头、国际机场、会展中心、物流仓库、高级酒店和医院等的数量及规模不断扩张。与此同时，大型生活社区与活动场所的增加使得人类活动与物流运输的复杂性日益加剧，这要求投入更多的人力、物力以及安保资源来保障系统的安全运行。然而，现有的安保技术主要依赖人力巡逻和摄像机监控，这些方法已不足以应对当前大规模且复杂的安保需求。在此背景下，采用巡逻机器人代替传统的人力巡逻成为一个切实可行的解决方案。这种技术的引入，把巡逻管理模式从传统的人力依赖模式向技术驱动的智能化转型，为现代复杂环境下的安全管理提供了新的思路和方法。
2、激光雷达(lidar)技术，在室内定位领域具有显著的应用价值。其工作原理主要基于光的反射原理，通过发射激光脉冲并计算其反射回来的时间来确定距离，从而获得高精度的位置信息。这种技术在室内环境中尤其有效，因为它能够提供毫米级的精确度，这对于复杂的室内导航和定位需求来说至关重要。相比之下，全球定位系统(gps)主要用于室外定位，它通过接收来自地球同步轨道上的卫星信号来确定接收器的地理位置。然而，gps在室外环境中的精度通常只能达到米级，这在需要高精度定位的应用中可能不够用。此外，gps信号容易受到建筑物、树木等障碍物的干扰，导致定位精度进一步降低。尽管激光雷达在室内定位方面具有明显优势，但它在长距离运动或对称建筑环境中可能会遇到一些挑战。例如，在长距离移动时，由于激光雷达的扫描范围
3、巡逻机器人的环境探测能力在很大程度上依赖于其搭载的pc机性能。pc机作为核心计算单元，负责处理来自各类传感器的数据，如激光雷达、摄像头、超声波传感器等。这些传感器共同工作，实时采集周围环境的信息，当pc机的性能不足以满足数据处理需求时，会出现以下几个问题：数据处理延迟、数据存储瓶颈、影响决策准确性、系统稳定性下降。
4、arm控制器在快速伺服调节方面存在局限性，影响巡逻机器人的运行效率。由于arm控制器的处理能力有限，它无法实现对驱动执行机构所需的高速度和高精度伺服调节，这导致巡逻机器人在姿态调整过程中的时间延迟增加，影响机器人整体的行驶速度和导航精度。
5、在当前技术环境下，巡逻机器人被设计用于覆盖广泛的区域执行监控任务，这些区域的广阔性使得机器人无法通过传统的近距离控制方法进行有效管理。由于巡逻机器人通常部署在安全敏感或环境恶劣的场所，如大型工业设施、灾难现场或安全禁区等，这些地点往往伴随着各种潜在的危险和极端的工作条件，如化学污染、辐射或其他有害因素，对人员的安全构成威胁。因此，采用近距离的直接控制方式不仅不切实际，而且可能会将操作人员置于风险之中。因此，如何提供一种轮式巡逻机器人远程控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提出一种轮式巡逻机器人远程控制系统，本专利技术通过集成远程主控台、迷你工控机、fpga控制板、激光雷达、gps定位系统、摄像头、超声波避障装置及红外校准装置等组件，结合动态路径规划、视觉惯性导航及非线性滤波算法，实现了机器人在复杂环境中的路径规划、动态避障与高精度路径校准，具备运行稳定、避障精准、路径规划高效和自动充电功能的优点。
2、根据本专利技术实施例的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，包括如下步骤：
3、s1、通过远程主控台与巡逻机器人上的迷你工控机建立局域网通信连接，远程主控台向迷你工控机发送任务指令，迷你工控机接收指令后初始化系统，加载控制参数；
4、s2、迷你工控机通过数据交互，向fpga控制板解析运动指令，并联合激光雷达与gps定位系统获取实时位置信息、环境数据，结合动态路径规划算法生成初步行进路径；
5、s3、迷你工控机与摄像头硬件连接，采集外界环境视频信息，通过卷积神经网络模型对视频数据进行实时分析，识别动态物体和异常环境，将识别结果回传主控台；
6、s4、fpga控制板根据迷你工控机下发的指令，通过驱动器控制运动执行机构，所述运动执行机构包括伺服电机、编码器和减速机，实现位置控制与姿态调整；
7、s5、利用超声波避障装置实时探测机器人周围的障碍物信息，通过多传感器数据融合与稀疏聚类路径优化算法动态调整避障路径；
8、s6、通过红外校准装置检测机器人前后方的路面标志物，并结合基于视觉惯性导航与非线性滤波算法对机器人进行路径校准；
9、s7、当机器人执行任务过程中电压水平低于预设阈值时，自动保存任务状态利用红外辅助定位导航到充电站进行自动充电，同时将电量状态实时传输至远程主控台。
10、可选的，所述s1包括以下步骤：
11、s11、远程主控台与巡逻机器人上的迷你工控机进行网络初始化，主控台与迷你工控机通过局域网通信接口建立物理连接，启动数据交互通道；
12、s12、远程主控台向迷你工控机分配唯一的网络标识符id，主控台基于标识符确定与迷你工控机的通信地址映射关系；
13、s13、远程主控台通过初始化指令向迷你工控机发送系统启动命令，所述系统启动命令包括控制参数集p，其中p＝{p1,p2,...,pn}，pi为控制参数初始值，n为参数数量；
14、s14、迷你工控机接收系统启动命令，对fpga控制板、激光雷达、gps定位系统、摄像头进行硬件接口初始化，并加载系统任务调度表；
15、s15、迷你工控机执行硬件自检操作，生成初始化状态数据s，所述初始化状态数据s＝{hi,li,ci}，其中，hi表示各硬件模块的初始化状态，li表示局域网通信链路状态，ci表示当前控制参数加载状态；
16、s16、迷你工控机将初始化状态数据s发送至远程主控台，主控台基于初始化状态数据更新系统通信状态，并准备下发任务指令。
17、可选的，所述s2包括以下步骤：
18、s21、迷你工控机向fpga控制板发送运动控制指令m，所述运动控制指令m包括目标位置坐标xt,yt和路径规划初始化参数集pinit；
19、s22、fpga控制板激活激光雷达与gps定位系统，实时获取当前位置信息xc,yc和环境数据e，其中环境数据e包括障碍物位置集合o和路径可行性权重集合w；
20、s23、迷你工控机构建动态路径规划优化模型，路径代价函数c定义为：
21、
22、其中，k为路径节点总数，wi为第i个路径节点的可行性权重；di,i+1为相邻路径节点ni和ni+1之间的欧氏距离，表示为：texec为路径执行的时间约束；β为时间约束的调节系数；
23、s24、基于路径代价函数c，迷你工控机采用动态窗口路径规划算法，在满足障碍物避让约束的条件下，搜索当前时间窗口本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S4包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S5包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S6包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述S7包括以下步骤：
9.一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述s1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述s2包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人远程控制系统，其特征在于，所述s3包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种轮式巡逻机器人...
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