一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统的制作方法

本发明涉及智能机器人控制技术领域，具体来说，涉及一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统。

背景技术：

机器人是近年来发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新科研成果，代表了机电一体化的最高成就，而随着社会经济的发展，小区的规模和数量不断扩大，大中城市的高层用楼日益增多，其保安自动化需求日趋迫切。

巡逻安保机器人是一个集环境感知、路线规划、动态决策以及行为控制于一体的多功能综合系统，采用巡逻机器人实行定时、定点监控巡逻将是目前一种可行的解决方案，但目前的机器人导航中，由于工程环境较为复杂，定点巡逻的稳定性需要进一步提高，且在现有技术中，控制安保智能机器人的方案大多是基于本地配置文件的，大致可分为以下几个实现步骤：1、首先在安保智能机器人本体写入语音、语义、动作、导航的配置文件，期间还会记性一些配置的组合；2、然后安保智能机器人根据客户下发的指令，应用程序在这些配置文件中查找预先设定的答案，然后控制机器人做出预先设定的动作，通过手工在智能机器人本体配置文件来控制智能机器人的方式，在智能机器人发展测试初期，具有灵活，便于调试的优点。可一旦用于实际的生产环境，不仅需要进行大批量、高强度的配置部署作业，而且也很难应对客户日益多样化的使用需求。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本发明提出一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统，包括机器人、云平台控制单元、远程交互单元、运动控制模块、导航定位模块、激光雷达模块、传感采集模块、电机驱动模块、伺服控制模块、电源模块和人机交互模块以及通信模块；其中，所述机器人为智能机器人，且所述机器人的外壁设有公告显示屏，所述机器人分别依次与所述云平台控制单元、所述远程交互单元、所述运动控制模块、所述导航定位模块、所述激光雷达模块、所述传感采集模块、所述电机驱动模块、所述伺服控制模块、所述电源模块和所述人机交互模块以及所述通信模块相电性连接，所述运动控制模块分别于所述导航定位模块、所述电机驱动模块和所述伺服控制模块以及所述通信模块相连接。

在进一步的实施例中，所述人机交互模块包括互感摄像头以及监控摄像头，用于接收用户输入的语音信息，并对接收的所述语音信息进行解析，并将解析后的所述语音信息进行分类处理；分类处理后的所述语音信息包括运动命令信息、检索命令信息、表情命令信息。获取的语音信息为检索命令信息时，直接与云端服务器进行通讯，检索对应的任务信息，将处理的信息显示在屏幕上，更加便于用户快速查询问题。

在进一步的实施例中，所述导航定位模块用来定位所述机器人本体位置信息，在所述机器人移动的过程中实时反馈自身位置信息以及速度信息，并将这些数据信息传输至所述运动控制模块，由所述运动控制模块分析来处理可能出现的巡逻路线上的偏差。能够运动更加灵活、系统性能稳定可靠。

在进一步的实施例中，所述远程交互单元用于接收云平台控制单元下发的控制指令及配置指令，依据控制指令及配置指令对所述机器人本体单元进行监测、管理，并集中接收机器人本体单元所上传的反馈数据，将反馈数据转发至云平台控制单元内，所述机器人用于接收并执行控制指令，并上传反馈数据。能够使管理人员不再需要抵达客户现场进行繁琐的配置操作，简化了智能机器人的配置流程。

在进一步的实施例中，所述导航定位模块包括加速度传感器、磁场传感器、角速度传感器和gps模块，所述加速度传感器采集所述机器人的三维运动加速度，进而计算得到机器人的俯仰角和滚动角，磁场传感器采集和计算得到机器人的航向角度，所述角速度传感器采集机器人的运动过程中的俯仰角速度、滚动角速度、航向角速度，所述gps模块根据所述加速度传感器、所述磁场传感器和所述角速度传感器的采集数据获得机器人的全局定位数据。能够使整个系统性能稳定可靠，在多障碍物的复杂环境里能够有效的进行路径规划及避障，避障精确度高。

在进一步的实施例中，所述电源模块包括锰酸锂电池、dc变换模块和电流保护模块，所述锰酸锂电池容量至少为安为机器人供电，所述dc变换模块为机器人上的各电机、电路和传感器供电，所述保护模块为系统提供过流和限流保护。能够避免机器人在运作的过程中发生过流和限流的现象，保障机器人的稳定运行。

在进一步的实施例中，所述激光雷达模块用于建图和激光测距，且所述激光雷达模块包括激光slam装置和kinect感应装置，所述激光slam装置用来探测机器人周围环境并建图，在实时机器人运动过程中，探测机器人与障碍物之间的距离信息；所述kinect感应装置用来辅助激光slam装置完成避障的功能。

在进一步的实施例中，所述传感采集模块包括依次连接的超声波传感器、红外传感器、热感传感器、温湿度传感器、触觉检测传感器和碰撞检测传感器，所述超声波传感器安装于所述机器人本体的外侧，用来检测所述机器人本体周围的障碍物，所述红外传感器安装于所述机器人本体的底部，检测底部与地面之间的距离，以判断障碍状况，所述热感传感器对周围环境以及人体进行检测，所述触觉检测传感器和所述碰撞检测传感器的感应信息，实现实时避障和路径动态规划，并对所述机器人自身位姿进行调整。结合多传感器技术进行建图和定位能够预先规划机器人的运动路线，系统性能稳定可靠容错率高，从而使机器人更加灵活的运动，智能化程度高，使用效果好。

在进一步的实施例中，所述伺服控制模块包括监控模块、任务分配模块、实时视频模块、终端管理模块、分类管理模块和信息采集模块，所述信息采集模块分别于所述实时视频模块、所述互感摄像头和所述监控摄像头相电性连接，所述终端管理模块用于各个所述机器人间的区分、识别，并用于监控各台机器人的使用状态，统计及分析各客户现场内问题，形成分析报告；所述分类管理模块用于将配置信息添加并配置各台所述机器人；所述信息采集模块采集的信息包括住户身份信息、亲友身份信息、访客身份信息和车辆信息，所述住户身份信息包括楼号、门牌号、车牌号、人脸信息、指纹信息、步态信息；所述亲友身份信息包括住户授权信息、人脸信息；所述访客身份信息包括网络身份证、人脸信息、指纹信息；其中所述车辆信息包括颜色信息、车牌信息。能够针对不同身份进行不同级别的监控，使得监控更加有针对性，提高安保效率，保护住户隐私。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统方法，其特征在于，该用于小区安保的智能机器人管理控制系统的方法，包括以下步骤：

启动系统，云平台控制单元通过远程交互单元生成及下发控制指令及配置指令，并获取反馈数据；

机器人第一次运行时将小区安保的巡逻区域走一遍，由激光雷达模块检测周围障碍物信息，实时获取周围环境，通过地图构建，将环境信息转化为矢量地图；

运动控制模块和导航定位模块将机器人运动期间，实时获取机器人位置信息及速度信息，经分析后实时处理机器人的巡逻路线偏差记录并上传至云平台控制单元；

传感采集模块对机器人所巡逻区域的温湿度等数据信息进行实时的记录并反馈；

人机交互模块用于接收用户输入的语音信息，并对接收的所述语音信息进行解析，并发出相应的指令发送给远程交互单元；

机器人接收并执行控制指令，并上传反馈数据。

本发明的有益效果为：加速度传感器、磁场传感器、角速度传感器和gps模块等多种传感器和测量设备、增强了安保智能机器人运动定位、环境建模和智能决策的能力，克服了传统安保机器人控制系统智能化程度较低缺点，整个设计更加合理完善，各种方式环环相扣，使得整个系统性能稳定可靠，在多障碍物的复杂环境里能够有效的进行路径规划及避障，避障精确度高，从而使机器人更加灵活的运动，通过平台控制单元和远程交互单元的配合设计完成对安保智能机器人的远程配置、控制，使得管理人员不再需要抵达客户现场进行繁琐的配置操作，简化了安保智能机器人的配置流程，最大限度上满足了客户多样化的使用需求，大大减轻了安保巡逻工作人员的工作负担，且温湿度传感器，可以实时地获取当前的温湿度数据，并且将温湿度数据显示到显示屏上，方便沿途经过机器人的行人观看到温度情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的结构示意图之一；

图2是根据本发明的结构示意图之二；

图3是根据本发明的结构示意图之三。

图中：

机器人1、云平台控制单元2、远程交互单元3、运动控制模块4、导航定位模块5、激光雷达模块6、传感采集模块7、电机驱动模块8、伺服控制模块9、电源模块10、人机交互模块11、通信模块12、加速度传感器13、磁场传感器14、角速度传感器15、gps模块16、锰酸锂电池17、dc变换模块18、保护模块19、激光slam装置20、kinect感应装置21、超声波传感器22、红外传感器23、热感传感器24、温湿度传感器25、触觉检测传感器26、碰撞检测传感器27、监控模块28、任务分配模块29、实时视频模块30、终端管理模块31、分类管理模块32、信息采集模块33。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

根据本发明的实施例，提供了一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统。

实施例一；

如图1-3所示，根据本发明实施例的用于小区安保的智能机器人管理控制系统，包括机器人1、云平台控制单元2、远程交互单元3、运动控制模块4、导航定位模块5、激光雷达模块6、传感采集模块7、电机驱动模块8、伺服控制模块9、电源模块10和人机交互模块11以及通信模块12；其中，所述机器人1为智能机器人，且所述机器人1的外壁设有公告显示屏，所述机器人1分别依次与所述云平台控制单元2、所述远程交互单元3、所述运动控制模块4、所述导航定位模块5、所述激光雷达模块6、所述传感采集模块7、所述电机驱动模块8、所述伺服控制模块9、所述电源模块10和所述人机交互模块11以及所述通信模块12相电性连接，所述运动控制模块4分别于所述导航定位模块5、所述电机驱动模块8和所述伺服控制模块9以及所述通信模块12相连接。

在进一步的实施例中，所述人机交互模块11包括互感摄像头以及监控摄像头，用于接收用户输入的语音信息，并对接收的所述语音信息进行解析，并将解析后的所述语音信息进行分类处理；分类处理后的所述语音信息包括运动命令信息、检索命令信息、表情命令信息，获取的语音信息为检索命令信息时，直接与云端服务器进行通讯，检索对应的任务信息，将处理的信息显示在屏幕上。

在进一步的实施例中，所述导航定位模块5用来定位所述机器人1本体位置信息，在所述机器人1移动的过程中实时反馈自身位置信息以及速度信息，并将这些数据信息传输至所述运动控制模块4，由所述运动控制模块4分析来处理可能出现的巡逻路线上的偏差。

在进一步的实施例中，所述远程交互单元3用于接收云平台控制单元2下发的控制指令及配置指令，依据控制指令及配置指令对所述机器人1本体单元进行监测、管理，并集中接收机器人本体单元所上传的反馈数据，将反馈数据转发至云平台控制单元2内，所述机器人1用于接收并执行控制指令，并上传反馈数据。能够使管理人员不再需要抵达客户现场进行繁琐的配置操作，简化了智能机器人的配置流程。

在进一步的实施例中，所述导航定位模块5包括加速度传感器13、磁场传感器14、角速度传感器15和gps模块16，所述加速度传感器13采集所述机器人1的三维运动加速度，进而计算得到机器人1的俯仰角和滚动角，磁场传感器14采集和计算得到机器人1的航向角度，所述角速度传感器15采集机器人1的运动过程中的俯仰角速度、滚动角速度、航向角速度，所述gps模块16根据所述加速度传感器13、所述磁场传感器14和所述角速度传感器15的采集数据获得机器人1的全局定位数据。加速度传感器13采集机器人1的三维运动加速度，结合重力加速度，进而计算得到机器人1的俯仰角和滚动角，磁场传感14采集和计算得到机器人1的航向角度，由gps模16可获得机器人1相对大地坐标系的位置，进而为机器人1的全局定位和路径规划提供有效的数据，导航定位模块5内的数据采用dsp处理器完成数据的融合和计算。

在进一步的实施例中，所述电源模块10包括锰酸锂电池17、dc变换模块18和电流保护模块19，所述锰酸锂电池容量至少为40安为机器人供电，所述dc变换模块18为机器人上的各电机、电路和传感器供电，所述保护模块19为系统提供过流和限流保护。锰酸锂电池的其中一个输出接到dc转换模块18，dc转换模块18将直流+36v输入分别转换为直流+24v、直流+12v、直流+5v电压、atx标准电压，其中直流+24v的输出最大功率为200瓦，给其内部元件进行供电，在锰酸锂电池输出端使用限流电阻进行保护，并采用大功率继电器对锰酸锂电池输出的电源进行开关控制，开关电控制可通过外部人工遥控或手动进行。

在进一步的实施例中，所述激光雷达模块6用于建图和激光测距，且所述激光雷达模块6包括激光slam装置20和kinect感应装置21，所述激光slam装置20用来探测机器人周围环境并建图，在实时机器人1运动过程中，探测机器人1与障碍物之间的距离信息；所述kinect感应装置21用来辅助激光slam装置20完成避障的功能。在机器人1运动过程中，探测机器人1与障碍物之间的距离信息，该激光slam装置20测距有效距离为20厘米到6米，激光发射角度为210度，频率为5.5hz，并且可以返回障碍物的距离。

在进一步的实施例中，所述传感采集模块7包括依次连接的超声波传感器22、红外传感器23、热感传感器24、温湿度传感器25、触觉检测传感器26和碰撞检测传感器27，所述超声波传感器22安装于所述机器人1本体的外侧，用来检测所述机器人1本体周围的障碍物，所述红外传感器23安装于所述机器人1本体的底部，检测底部与地面之间的距离，以判断障碍状况，所述热感传感器24对周围环境以及人体进行检测，所述触觉检测传感器26和所述碰撞检测传感器27的感应信息，实现实时避障和路径动态规划，并对所述机器人1自身位姿进行调整。超声波传感器22的有效探测距离是3厘米到3米，频率是7.7hz，机器人1的外围安装有6个超声波传感器22，分布在三个平面上，这样就可以保证机器人1面前出现的障碍物都可被探测到，并且可以知道障碍物的距离和大概的方向，为激光避障提供了有效的辅助支持。

在进一步的实施例中，所述伺服控制模块9包括监控模块28、任务分配模块29、实时视频模块30、终端管理模块31、分类管理模块32和信息采集模块33，所述信息采集模块33分别于所述实时视频模块30、所述互感摄像头和所述监控摄像头相电性连接，所述终端管理模块31用于各个所述机器人1间的区分、识别，并用于监控各台机器人1的使用状态，统计及分析各客户现场内问题，形成分析报告；所述分类管理模块32用于将配置信息添加并配置各台所述机器人1；所述信息采集模块33采集的信息包括住户身份信息、亲友身份信息、访客身份信息和车辆信息，所述住户身份信息包括楼号、门牌号、车牌号、人脸信息、指纹信息、步态信息；所述亲友身份信息包括住户授权信息、人脸信息；所述访客身份信息包括网络身份证、人脸信息、指纹信息；其中所述车辆信息包括颜色信息、车牌信息。通过对身份信息的收集可以快速的确认进入小区人员的身份，首先收集用户的步态信息，如果在数据库中有匹配的数据，然后确定用户对应的身份（住户、亲友、访客)），并根据不同的身份确定后续监控策略；对应车辆识别车牌信息，如果在数据库中，则可以进入否则需要住户授权，在进入小区后对车辆进行跟踪，并进一步确定从车中下来的人员的身份信息。

实施例二；

如图1-3所示，根据本发明的另一方面，提供了一种用于小区安保的智能机器人管理控制系统方法，其特征在于，该用于小区安保的智能机器人管理控制系统的方法，包括以下步骤：

步骤s101，启动系统，云平台控制单元2通过远程交互单元3生成及下发控制指令及配置指令，并获取反馈数据；

步骤s103，机器人1第一次运行时将小区安保的巡逻区域走一遍，由激光雷达模块6检测周围障碍物信息，实时获取周围环境，通过地图构建，将环境信息转化为矢量地图；

步骤s105，运动控制模块4和导航定位模块5将机器人运动期间，实时获取机器人1位置信息及速度信息，经分析后实时处理机器人1的巡逻路线偏差记录并上传至云平台控制单元2；

步骤s107，传感采集模块7对机器人1所巡逻区域的温湿度等数据信息进行实时的记录并反馈；

步骤s109，人机交互模块11用于接收用户输入的语音信息，并对接收的所述语音信息进行解析，并发出相应的指令发送给远程交互单元3；

步骤s111，机器人1接收并执行控制指令，并上传反馈数据。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，加速度传感器13、磁场传感器14、角速度传感器15和gps模块16等多种传感器和测量设备、增强了安保智能机器人运动定位、环境建模和智能决策的能力，克服了传统安保机器人控制系统智能化程度较低缺点，整个设计更加合理完善，各种方式环环相扣，使得整个系统性能稳定可靠，在多障碍物的复杂环境里能够有效的进行路径规划及避障，避障精确度高，从而使机器人更加灵活的运动，通过平台控制单元2和远程交互单元3的配合设计完成对安保智能机器人的远程配置、控制，使得管理人员不再需要抵达客户现场进行繁琐的配置操作，简化了安保智能机器人的配置流程，最大限度上满足了客户多样化的使用需求，大大减轻了安保巡逻工作人员的工作负担，且温湿度传感器25，可以实时地获取当前的温湿度数据，并且将温湿度数据显示到显示屏上，方便沿途经过机器人1的行人观看到温度情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。