一种基于体感技术的远程排爆系统的制作方法

本发明涉及远程机械控制，尤其是一种基于体感技术的远程排爆系统。

背景技术：

目前市面上也有不少智能排爆机器人，甚至也有基于体感技术的排爆机器人，但此类排爆机器人都存在性能单一、价格及其昂贵，编程、使用和控制都需要较高的专业知识，应用推广较难问题；即便目前市面上存在体感排爆机器人，也需要操作者佩戴专业的vr头盔、手套、姿态采集装备(佩戴在手臂上)，因而存在费时、效率低下、消防体验欠佳等缺点。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种在操作性、方便性、实时性方面都比目前市面上的机器人更优，而且更具沉浸式排爆体验的远程排爆系统。

技术方案：一种基于体感技术的远程排爆系统，包括排爆机器人、远程控制设备和通信模块，所述排爆机器人包括用于根据移动指令移动的移动装置以及设置在移动装置上用于采集现场图像的彩色摄像头、用于根据手臂控制指令调节位姿的排爆手臂；

通信模块用于将排爆机器人的现场图像传输至远程控制设备，将远程控制设备的预设指令传输至排爆机器人；

远程控制设备包括用于显示现场图像的显示器、用于采集深度图像并识别人体体态姿势的人体体态姿势采集装置和映射模块；

映射模块用于建立预设人体体态姿势与预设指令的映射关系，在识别到预设人体体态姿势时，发出对应的预设指令；预设指令包括移动指令和手臂控制指令。

进一步的，移动装置上安装有用于根据摄像头转动指令转动的舵机，彩色摄像头固定在舵机上；所述预设指令还包括摄像头转动指令。

进一步的，人体体态姿势采集装置包括用于采集深度图像的结构光深度摄像模组和用于识别人体体态姿势的3d感知芯片。

进一步的，结构光深度摄像模组包括用于投影红外光点阵的点阵激光发射器、用于捕捉经物体反射后红外点阵图案的红外接收模组以及彩色摄像模组。

进一步的，人体体态姿势采集装置为3d体感摄像头。

进一步的，移动装置包括用于承托的底盘、安装在底盘上的前轮轴和后轮轴、用于根据移动指令驱动后轮轴转动的驱动单元，前轮轴和后轮轴的两侧均设有主履带轮，前轮轴和后轮轴通过主履带轮上的主履带传动连接。

进一步的，前轮轴的前侧、后轮轴的后侧均连接有向上翘起的爬坡履带，前轮轴、后轮轴上安装有支架，爬坡履带的履带轮由支架支撑。

进一步的，通信模块具体为蜂窝移动网络模块或wifi模块或蓝牙模块。

进一步的，排爆手臂为4自由度机械手臂，并安装有照明灯。

进一步的，映射模块中包括存储单元，用于存储预设人体体态姿势与预设指令的映射关系。

有益效果：本实用新型提供的远程排爆系统基于体感技术控制，映射模块映射人体体态姿势与预设指令，通信装置传输图像和控制指令，当发现可疑易爆物时，在适当位置释放排爆车，排爆操作员无需穿戴额外任何装备，即可立刻进入显示器上的体感界面，通过预设的体姿控制排爆车赶往作业点，然后根据电脑上排爆装备通过无线方式回传的排爆现场画面，通过预设的体感姿势远程执行排爆动作，第一时间安全处理可疑易爆物。本实用新型在可操作性、方便性、实时性方面都比目前市面上的机器人更优，而且更具沉浸式排爆体验。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1人体体态姿势采集装置的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本技术方案进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，基于体感技术的远程排爆系统，包括排爆机器人5、远程控制设备、通信模块，排爆机器人5上设有彩色摄像头6、移动装置、排爆手臂9，远程控制设备包括显示器、人体体态姿势采集装置2和映射模块。

移动装置用于根据移动指令移动，包括用于承托的底盘、安装在底盘上的前轮轴和后轮轴、用于根据移动指令驱动后轮轴转动的驱动单元，前轮轴和后轮轴的两侧均设有主履带轮，前轮轴和后轮轴通过主履带轮上的主履带传动连接。

前轮轴的前侧、后轮轴的后侧均连接有向上翘起的爬坡履带，前轮轴、后轮轴上安装有支架，爬坡履带的履带轮由支架支撑。

支架铰接在前轮轴上，可以为人为的调节固定角度，也可以通过角度调节装置调节支架的倾斜角度，角度调节装置具体包括液压油缸，通过调节液压油缸上的活塞杆控制支架的倾斜角度，以调节爬坡履带的倾斜角度。

转弯时参考坦克的转弯动作：右转时，控制右侧的轮子不动，驱动左侧轮子转动，实现右转；左转时，控制左侧的轮子不动，驱动右侧轮子转动，实现左转。

移动装置上安装有用于根据摄像头转动指令转动的舵机，彩色摄像头6固定在舵机上，用于采集现场图像。

本实施例的显示器直接使用的是电脑1的显示器，用于显示现场图像的显示器，另外还可以显示人体动作骨架或手势图像等，映射模块也可以安装在该电脑1上工作。

本实施例中带无线通讯功能的排爆机器人5，其顶部装有可由舵机左右、上下控制转动的彩色摄像头6，还包括通信模块，通信模块用于将排爆机器人5的现场图像传输至远程控制设备，将远程控制设备的预设指令传输至排爆机器人5，通信模块可以为蜂窝移动网络模块或wifi模块或蓝牙模块，根据距离或环境自行选择，并通过通信模块的外置天线7接收控制指令和回传图像。可随排爆员手臂同步转动的排爆手臂9拥有4个自由度，可根据手臂控制指令调节位姿，并且排爆手臂9上还装有照明灯8，便于夜间作业。

4个自由度排爆手臂9的结构和控制方法可参考西北师范大学-崔涛-《四自由度机械臂控制研究》。

排爆操作员4可通过预设的动作或手势操控远程的体感排爆机器人5。

控制中心的电脑1，可同步显示排爆现场画面、环境数据以及本地的体感骨架或手势图。

如图2所示，人体体态姿势采集装置2用于采集深度图像并识别人体体态姿势，该设备硬件上由结构光深度摄像模组和用于识别人体体态姿势的3d感知芯片组成。

其中结构光深度摄像模组用于采集深度图像，例如华捷艾米的imi光学模组系列产品，结构光深度摄像模组包括用于投影红外光点阵的点阵激光发射器201、用于捕捉经物体反射后红外点阵图案的红外接收模组203以及彩色摄像模组202。还包括用于发出红外泛光以增强红外光点阵亮度的红外泛光源。3d感知芯片内嵌体感和手势识别算法，用于识别人体体态姿势，例如北京华捷艾米科技有限公司的imi3d芯片1180、imi3d芯片2280等产品，可根据本领域技术常识搭载在处理器上实现相应的运算，以上均为现有产品，本申请所改进、创新的技术方案内容不涉及方法。

而映射模块预先录入动作、手势，并设置了对应的指令，即建立了预设人体体态姿势与预设指令的映射关系，映射模块中包括存储单元，用于存储预设人体体态姿势与预设指令的映射关系。在识别到预设人体体态姿势时，能够转化为发出对应的预设指令；预设指令包括移动指令、手臂控制指令、摄像头转动指令等。该映射方法属于现有技术。例如发明专利“一种基于深度传感器手势识别的手势控制方法及系统(201811432459.3)”中提到的预设不同手型的手势映射虚拟输入事件。之后通过通信模块将指令发送到排爆机器人5端以实现远程控制。

本实施例中控制中心的电脑1和人体体态姿势采集装置2之间通过usb或hdmi线缆3连接，将人体体态骨架或手势信息传送到电脑1上同步显示。

工作流程：

在电脑1启动并进入体态控制界面后，排爆员根据电脑1上回传的作业点现场情况开始体感动作，此时人体体态姿势采集装置2上的点阵激光发射器201发出栅格点状红外线，在前方投影区域投射无数个激光点，然后红外接收模组203拍摄投影区域的影像图，并将数据传送给搭载3d感知芯片的处理器，根据拍摄到的影像图中每个红外点的亮暗程度，再通过3d骨架算法或手势算法得出排爆员的体态姿势或手势指令，然后根据体式和指令的映射关系，通过wifi/蓝牙模块将体感指令(id码)发出；远程排爆机器人5上的无线通讯模块接收到体感指令后，控制排爆机器人5进行排爆作业(抓取或推移)，实现作业员跟排爆机器人5的实时交互。

为实现对排爆机器人5的精准控制，对不同的手势或姿势建立控制排爆机器人5的手势库，每种体感姿势都会对应唯一的id码，手势库包括控制机器人前进、后退、转弯、停止动作；控制机械手臂的上下、左右、抓握运动；控制摄像头的上下、左右动作等。排爆过程中，中控室的人体体态姿势采集装置2会实时采集并识别排爆员的体感数据，并会对手势库中的动作进行搜索并和接收到的体感数据对比，若存在匹配动作，处理器将对应的id码通过wifi/蓝牙模块发送给远程的排爆机器人5，控制机器人、手臂、摄像头的动作。

实施例2

本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于，本实施例的人体体态姿势采集装置2直接采用现有技术中完整的3d体感摄像头产品，例如kinect或者北京华捷艾米科技有限公司的a100、a100m等产品。

以上仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。