一种智能机器人系统的制作方法

本发明涉及的是智能机器人领域，具体涉及一种智能机器人系统。

背景技术：

随着当今社会对卫生环境的要求越来越重视，如何保证室内空气清洁让细菌和病毒尽可能短的时间进行杀灭成为人们关注的重点。在室内的公共场合通常的做法主要有定时、多次进行消毒杀菌，而通过机器人进行消杀的方案也在不断地改革中。通常，定时多次消杀需要机器人进行地图创建、路径识别、消杀设定等步骤，在消杀时，需要避开人流高峰，如在晚上或非工作日等，一日中进行2-5次的消杀作业已经是极限，综上所述，本发明设计了一种智能机器人系统。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种智能机器人系统，通过引入机器人视觉服务，对现场环境进行实时空气和病菌检测，对人员的流动进行监控，实现人走即刻消杀，并对潜在风险进行预判对局部的人员接触进行告警。提高了环境消杀的效率，保障了更多人的健康安全。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种智能机器人系统，包括移动机器人系统、无人机系统和视觉视频监控服务器，视觉视频监控服务器通过无线通信模块连接移动机器人系统和无人机系统。

所述移动机器人系统包括设置在机器人底座上的机器人控制模块、导航模块、机器人消杀模块、无人机机载模块、充电模块，机器人控制模块、导航模块、机器人消杀模块、无人机机载模块、充电模块之间通过电缆连接，机器人控制模块通过电信号驱动机器人底座进行行驶操作，机器人消杀模块通过两路开关信号连接机器人控制模块和消杀感应元件；所述的机器人底座是由滚轮作为支持和移动，电机控制机器人底座进行方向上的前进后退和转弯，机器人底座由机器人控制模块发送指令控制；所述的机器人控制模块由基于嵌入式xilinux芯片的zynq芯片模组构成，系统由嵌入式linux组成，通过系统进行机器人行动控制，通过无线网络连接视觉监控服务器，从视觉监控服务器获取场所内实时的可消杀地点；所述的可消杀地点是指，视觉监控服务器通过视频监控网络的拍摄，由视觉算法分析视频中的图像，识别图像中场所某一地单位时间人流，判断该位置的风险程度，如果风险程度大于阈值，认为是消杀点，通过无线传输下发位置给机器人；所述的视觉算法采用基于视觉目标识别算法ssd模型，快速进行目标识别；识别到场所有人员长时间活动，通过计算时间和人员数，进行风险系数转换；所述的阈值指单位空间单位时间的人流量的一个预设值；所述的导航模块主要由激光导航模块和视觉识别模块组成，激光导航模块通过安装的激光雷达，配合slam算法进行地图绘制；目的地由视觉监控服务器发送消杀地点坐标获取，同时，路径规划使用队列形式，在导航去消杀地点a的路径中如果新加的地点b在路径中，那么行驶路径先定位b，完成作业后继续导航前往a；所述的视觉识别模块由高清摄像头以及基于深度学习的视觉识别模型构成，通过视觉识别路径上的物体，避开激光导航没有扫描到的事物，所述的机器人消杀模块是指，位于机器人底座的空气净化装置，所述的空气净化装置使用滤网过滤空气有害物质。

所述的无人机系统2包括数据管理模块、红外模块、无人机消杀模块、无人机摄像头、动力模块、无线通信模块。其中无人机优选地使用螺旋桨助力式无人机，通过多个螺旋桨平衡无人机进行作业工作。其中红外模块用于测量行人体温，并生成对应人员标签数据，同时，无人机摄像头通过获取行人图像进行确认身份，进一步地，通过无线模块和视觉视频监控服务器连接，从服务端获取人员数据，通过获取到的人脸识别结果判断是否已经是数据库人员，如果是，那么进行数据库信息补全，将测量的体温输入到人员标签数据。如果否，那么创建新的数据条目。经过补全后的信息通过无线网络返回到视频监控服务器。其中无人机消杀模块是指通过无人机携带和安装消杀物品进行空中作业，可选地，无人机消杀模块由液体存储罐、自动喷射设备组成，通过无人机在局部场所进行自上而下地喷雾消毒。可选地，无人机消杀模块由聚焦紫外线光灯组成，通过对局部场所空气进行小范围照射消毒。其中充电模块由锂电池和智能充电插座组成，无人机在每次空中作业完成后返回到机器人的机载平台进行充电。进一步地，无人机通过无人机摄像头进行机载平台方位定位，机载平台通过凹槽方式和无人机进行连接并充电。进一步地，无人机在空中通过无人机摄像头定位机载平台中心位置，通过调节方向和高度进入机载平台。其中无人机和机载平台的连接方式优选地，平台中间成锥形状，同时无人机上对应平台锥形状有对应凹槽，在无人机定位对接点误差范围内，通过凹槽可进一步让无人机精确连接机载平台。进一步地，充电方式优选地采用无线充电方式，通过椎体中的充电模块进行无线充电。

所述的视觉视频监控服务器3包括视频监控摄像头和视频监控服务器，多个视频监控摄像头与视频监控服务器连接。其中视频监控摄像头优选地，采用所在场所固定地点的视频监控摄像头作为采集源。通过上文中所述的机器视觉算法对采集的图像进行人物识别以及人脸识别，对每个人物进行标签化，每条标签对应多条属性，并存入服务器数据库。进一步地，所述的属性包括：id、性别、职业、体温、风险值、路径代码。其中id由计算机对识别到的人进行随机分配，性别由人脸识别模块进行识别，职业通过人脸识别后比对场所工作人员的数据库判断是工作人员、访客、或其他。

所述的视觉监控服务器通过连接视频设备，获取实时图像信息，在服务器中进行图像处理工作，主要工作流程有：1、提取视频图像；2、对图像进行图像识别，提取人像信息；3、通过人脸识别算法，识别人物；4、对人物进行标签数据入库；5、计算目标风险值。

所述的机器人消杀模块采用pm2.5传感器。

本发明的有益效果：

本发明通过引入机器人视觉服务，对现场环境进行实时空气和病菌检测，对人员的流动进行监控，实现人走即刻消杀，并对潜在风险进行预判对局部的人员接触进行告警。提高了环境消杀的效率，保障了更多人的健康安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的整体系统结构图；

图2为本发明的移动机器人系统组成示意图；

图3为本发明的无人机系统组成示意图；

图4为本发明的机器人系统的结构示意图；

图5为本发明的无人机系统的结构示意图；

图6为本发明的无人机系统和移动机器人系统消杀工作示意图；

图7为本发明的无人机充电结构示意图；

图8为本发明的无人机充电简图；

图9为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-9，本具体实施方式采用以下技术方案：一种智能机器人系统，包括移动机器人系统1、无人机系统2和视觉视频监控服务器3，视觉视频监控服务器3通过无线通信模块连接移动机器人系统1和无人机系统2。

如图1所示，为本发明的系统网络连接示意图，其中视觉监控服务器通过连接视频设备，获取实时图像信息，在服务器中进行图像处理工作，主要工作流程有：1、提取视频图像。2、对图像进行图像识别，提取人像信息。3、通过人脸识别算法，识别人物。4、对人物进行标签数据入库。5、计算目标风险值。

图像处理中，对于识别物体主要以人物为目标，当提取人像信息后，生成对应的数据库信息，包括由日期和人物特征的id信息，位置坐标信息，场所是否为风险地点判断信息、人脸图像信息。其中坐标位置通过机器人激光绘制地图后进行坐标标定，摄像头拍摄的地点图像经过图像特征提取，和机器人绘制的地图进行特征匹配，进一步地讲摄像头下的图像坐标和机器人的坐标标定进行同步拟合。在坐标拟合后，摄像头下提取的坐标发送给机器人后，机器人可以进一步地进行精确导航。

视觉监控服务器工作流程中，风险坐标判断的算法可选有，首先通过设定风险区域大小，如3平方米、5平方米、10平方米。本实例选择会议室摄像头，10平方米计算半径。其次，在摄像头检测到有人员进入时进行统计计算，本实例计算方式为，统计30分钟内计算半径的人员数量，当人数统计超过5人时，将计算半径内的坐标记录为风险坐标。

视觉监控服务器工作流程中，风险坐标判断的算法可选有，在单位计算半径中，通过图像人脸识别，对人员进行分类，本实例中将人员进行内部人员和外部人员分类，统计30分钟内计算半径的外部人员数量，当人数统计超过5人时，将计算半径内的坐标记录为风险坐标。

视觉监控服务器工作流程中，风险坐标判断的算法可选有，在单位计算半径中，通过图像人脸识别，识别风险人员，如：感染人员。单位计算半径中风险人员数量超过0，将计算半径内的坐标记录为风险坐标。

视觉监控服务器工作流程中，对人物进行标签数据入库操作，本实例中，通过对于识别到的人进行数据填充，填充内容包括了位置坐标、停留时间。通过坐标和时间对风险人员进行在监控场所中的所有轨迹追溯。

如图2所示，移动机器人系统1由机器人底座、机器人控制模块、导航模块、机器人消杀模块、无人机机载模块、充电模块组成。模块之间通过电缆连接，控制模块通过电信号驱动机器人底座进行行驶操作，消杀模块通过两路开关信号连接控制模块和消杀感应元件，本实例中机器人消杀感应元件为pm2.5传感器，当传感器超过阈值时可通过电信号通知消杀模块打开，另一路通过控制模块，由控制模块获取，控制模块通过和无人机无线通信确认需要进行消杀工作时，发送指令给机器人消杀模块进行工作。无人机机载模块通过有线连接控制模块获取控制升降平台的指令，进一步地，控制指令由以下方式确认，当无人机位于充电状态时，机载平台和无人机处于非接触状态，由中间的充电锥体和无人机的充电口固定，固定方式如图8，2表示无人机系统，6表示充电椎体，5表示机载平台。充电椎体6嵌入无人机充电口9，并支撑无人机系统2的重量。当无人机需要起飞工作时，本实施例采用由控制模块发送指令控制机器人机载平台上升，让无人机脱离充电状态。可选地，可控制充电椎体下降，将无人机脱离充电状态后静置于机载平台等待无人机起飞。

如图4和图5所示，所述的移动机器人系统1的机器人底座采用塔式底座4，塔式底座4底部为电气控制滚轮7，塔式底座4顶部设置有机载平台5，塔式底座203中为机器人控制模块、导航模块。机载平台5下是无线充电模块供无人机充电。塔式底座4的塔壁上设置有导航模块和人机交互模块，其中导航模块工作流程有：1、由激光slam（地图创建和定位）和视觉slam结合获取场所地图。2、由高清摄像头获取图像进行物体识别。识别方式通过xilinux系统内置yolov3（一种识别模型），由获取的图像进行快速识别。3、获取地图通过无线传输到视觉监控服务端。4、获取目标坐标后进行导航。5、由摄像头8获取障碍物目标进行避让。移动机器人其中消杀模块通过内置于移动机器人内部的过滤系统组成，过滤系统通过过滤网对空气中有害物质进行过滤，同时，过滤的开启和无人机上的过滤系统进行同步，将空气输入口置于机器人顶端周围，输出口置于机器人周围。同步开启后，如图6所示通过对空气流转控制对消杀范围控制在有限范围内。机载平台5通过塔顶安置无线充电模块（充电锥体6）对无人机进行充电，本实例中考虑无人机起降定位误差，设计由充电锥体6对无人机进行固定，在充电锥体6中进行无线充电功能，同时，机载平台5设计为可升降平台，当无人机需要起飞时，通过无人机和机器人通信协商，由平台微抬无人机脱离充电锥体6，而后通知无人机可进行起飞作业。

本实施例无人机系统模块组成如图3所示，分别由摄像头、消杀模块、无线模块、动力模块、红外模块、充电模块、数据管理模块组成。模块间的连接方式为：数据管理模块对数据进行收集和处理并对各模块进行协调，其中通过摄像头获取图像数据后，数据管理模块对其进行处理或通过无线模块进行传输。消杀模块在无人机进入消杀坐标后，由无线模块接收服务器确认位置后进行消杀工作。无线模块通过和服务端连接进行上传和下载数据，由红外模块和摄像头采集对象体温和图像后在数据管理模块中进行数据处理后进行上传工作，由服务端下载的数据保存至数据管理模块，对其中数据进行更新。充电模块在电池告警时，通过无线连接发送到智能机器人，同时无人机和智能机器人进入充电准备状态。此时，机器人和无人机相对位置接近并稳定，无人机通过摄像头捕捉机器人位置进行充电口对接。

无人机系统结构如图4所示由八个电机10作为动力，载有高清摄像头、红外模块11，无人机消杀模块12，无线传输模块组成。在机器人导航去往消杀坐标时，无人机通过无线充电在机器人的机载平台进行充电，在这过程中，无人机通过摄像头获取导航路径上的人物图像，通过红外测温仪对人物进行测温，同时，获取从监控服务端获取的数据信息，进行对数据的遗漏补缺，同时标注目标的体温，更新识别目标的时间和坐标，完善统计信息。如有更新信息，通过无线连接直接更新到监控服务端。可选地，无人机可以在飞行过程中进行同样的操作。在无人机进入消杀地点后，升入空中，通过携带的消杀医疗品进行空气消杀，同时，机器人保持在无人机下方，并开启空气净化功能，消杀药物在空气中通过弥散，对漂浮中可能的病毒病菌进行消杀，并短时间内随着空气进入机器人的过滤系统，如图4和5所示。可选地，当不能和机器人进行同步作业时，无人机单独进行空气消杀。无人机作业完成或需要充电时，通过摄像头定位机器人机载平台，充电部位中空或凹槽和机器人无线充电锥体契合。无人机首先通过图像识别确认机器人位置，飞升到机器人上方后通过图像确认机载平台中心位置，缓慢将无人机下降至平台，其中位置误差为无人机凹槽或中空机械部件半径减去机器人机载平台椎体上平面半径，如图7所示，在下降过程中通过在椎体滑动方式自动将无人机停载到平台中心位置。

通过上述实施例，可以结合图9所述的流程，本发明所述的消杀主要流程为：1、视觉服务器检测人物。2、创建数据库信息。3、通知机器人消杀位置。4、机器人或无人机获取的实时信息同步到服务器。5、消杀作业。通过本实施例可以有效对场所进行实时消杀管控，即人走即可消杀，通过人物数据统计和分析，可以清晰获取风险人物的可追溯场所，并跟踪进行实时消杀作业。本实施例已对本发明的主要发明点进行说明，但要说明的是，在不脱离本发明的主旨范围内的各种省略、替换、变更都应包含在本发明的权利要求之内。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。