專利名稱：巡邏機(jī)器人、預(yù)警系統(tǒng)以及巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法
巡邏機(jī)器人、預(yù)警系統(tǒng)以及巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人，尤其是涉及一種智能戶外巡邏機(jī)器人，預(yù)警系統(tǒng)以及巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
監(jiān)控技術(shù)在保護(hù)安全、預(yù)防犯罪方面起到不可低估的作用，以往以人防為主的防范措施已滿足不了人們的需求。人力巡邏和定點(diǎn)攝像機(jī)組成的新型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，存在保安易疲勞、攝像機(jī)易出現(xiàn)死角等固有弱點(diǎn)，已越來越跟不上時(shí)代的發(fā)展。當(dāng)前，人們不僅需要監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)異常行為、戶外環(huán)境狀況的準(zhǔn)確獲取，更需要監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)的對(duì)安全隱患做出反應(yīng)。在這樣的背景下，能夠自主移動(dòng)和及時(shí)報(bào)警的監(jiān)控裝置——監(jiān)控機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)器人多采用攝像裝置和圖像檢測算法來對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，然而攝像裝置受限于拍攝條件和視角限制，易出現(xiàn)漏報(bào)和誤報(bào)。此外，對(duì)于巡邏機(jī)器人來說，要能夠應(yīng)對(duì)戶外復(fù)雜的路面情況。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種不受拍攝條件和視角限制的巡邏機(jī)器人。一種巡邏機(jī)器人，包括機(jī)器人主體和與機(jī)器人主體連接用于巡邏機(jī)器人行進(jìn)的移動(dòng)裝置，其特征在于，還包括設(shè)于機(jī)器人主體上的聲音監(jiān)控模塊，所述聲音監(jiān)控模塊采集、 存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù)，并根據(jù)異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位，所述移動(dòng)裝置根據(jù)聲源的方位移動(dòng)。優(yōu)選地，所述聲音監(jiān)控模塊包括依次連接的聲音采集單元、預(yù)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及聲源方位計(jì)算單元，所述聲音采集單元采集外界環(huán)境聲音信號(hào)，所述預(yù)處理單元將聲音信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將預(yù)處理后的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)得到聲音數(shù)據(jù)，所述聲源方位計(jì)算單元接收所述聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存存儲(chǔ)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位。優(yōu)選地，所述聲音采集單元包括形成平面四元十字陣的四路水平放置的拾音器， 所述預(yù)處理單元包括與所述拾音器對(duì)應(yīng)的放大器和雙T陷波器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述聲源方位計(jì)算單元為數(shù)字信號(hào)處理芯片，包括固化有處理程序的閃存和存儲(chǔ)所述聲音數(shù)據(jù)的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。優(yōu)選地，所述移動(dòng)裝置包括通過軸承連接的一對(duì)主動(dòng)輪和與機(jī)器人主體連接的從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪的輪緣上套設(shè)有彈性履帶，所述主動(dòng)輪上還設(shè)有輪履收放機(jī)構(gòu)，所述輪履收放機(jī)構(gòu)用于在收回時(shí)使彈性履帶貼合主動(dòng)輪的輪緣，在展開時(shí)和主動(dòng)輪以及彈性履帶配合形成履帶行走機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)整移動(dòng)裝置行進(jìn)速度的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制移動(dòng)裝置行進(jìn)方向的航向控制器以及引導(dǎo)巡邏機(jī)器人到達(dá)預(yù)定位置的位置控制器。
優(yōu)選地，還包括設(shè)于所述機(jī)器人主體上的視頻監(jiān)控模塊，所述視頻監(jiān)控模塊采集、 緩存視頻數(shù)據(jù)獲取視頻數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行實(shí)時(shí)的人體檢測。優(yōu)選地，所述視頻監(jiān)控模塊包括依次連接的視頻采集單元、解碼單元、人體檢測單元以及存儲(chǔ)單元，所述視頻采集單元采集模擬視頻信號(hào)，所述解碼單元將所述模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并緩存，所述人體檢測單元從解碼單元讀取數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)幀存入存儲(chǔ)單元中，所述人體檢測單元根據(jù)視頻進(jìn)行人體檢測。優(yōu)選地，所述視頻采集單元為電耦合元件攝像機(jī)，所述解碼單元包括視頻解碼器和高速緩存，所述人體檢測單元為數(shù)字信號(hào)處理單元，所述存儲(chǔ)單元為幀存儲(chǔ)器，所述數(shù)字信號(hào)處理單元通過1 初始化配置視頻解碼器，使視頻解碼器將模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流并存儲(chǔ)在所述高速緩存中。一種基于巡邏機(jī)器人的預(yù)警系統(tǒng)，包括控制中心和上述的巡邏機(jī)器人，所述控制中心與巡邏機(jī)器人之間通過無線方式通信，接收巡邏機(jī)器人的警報(bào)或者下發(fā)巡邏指令。一種巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，包括如下步驟采集環(huán)境聲音信號(hào)；對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理獲得聲音數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；根據(jù)異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)；對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位；使巡邏機(jī)器人朝聲源的方位移動(dòng)。優(yōu)選地，所述對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理獲得聲音數(shù)據(jù)的步驟具體包括對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行放大、濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，所述濾波采用200Hz IOkHz的帶通濾波。優(yōu)選地，所述采集環(huán)境聲音信號(hào)的步驟具體是通過形成平面四元十字陣的四路水平放置的拾音器獲取四路聲音信號(hào)；所述異常規(guī)則為聲音信號(hào)的短時(shí)平均幅值超過預(yù)設(shè)閾值；對(duì)于三維空間坐標(biāo)系下坐標(biāo)為Ml (a, 0，0)、M2 (-a, 0,0)、M3 (0，a, 0)、M4 (0，-a, 0) 的四個(gè)拾音器以及聲源S(x，y，ζ)，所述對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位的步驟具體包括根據(jù)下述公式
權(quán)利要求
1.一種巡邏機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、與機(jī)器人主體連接用于巡邏機(jī)器人行進(jìn)的移動(dòng)裝置以及驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括設(shè)于機(jī)器人主體上的聲音監(jiān)控模塊，所述聲音監(jiān)控模塊采集、存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù)，并根據(jù)異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位，所述移動(dòng)裝置根據(jù)聲源的方位移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述聲音監(jiān)控模塊包括依次連接的聲音采集單元、預(yù)處理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及聲源方位計(jì)算單元，所述聲音采集單元采集外界環(huán)境聲音信號(hào)，所述預(yù)處理單元將聲音信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將預(yù)處理后的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)得到聲音數(shù)據(jù)，所述聲源方位計(jì)算單元接收所述聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存存儲(chǔ)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位。
3.如權(quán)利要求2所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述聲音采集單元包括形成平面四元十字陣的四路水平放置的拾音器，所述預(yù)處理單元包括與所述拾音器對(duì)應(yīng)的放大器和雙 T陷波器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述聲源方位計(jì)算單元為數(shù)字信號(hào)處理芯片， 包括固化有處理程序的閃存和存儲(chǔ)所述聲音數(shù)據(jù)的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。
4.如權(quán)利要求1所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述移動(dòng)裝置包括通過軸承連接的一對(duì)主動(dòng)輪和與機(jī)器人主體連接的從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪的輪緣上套設(shè)有彈性履帶，所述主動(dòng)輪上還設(shè)有輪履收放機(jī)構(gòu)，所述輪履收放機(jī)構(gòu)用于在收回時(shí)使彈性履帶貼合主動(dòng)輪的輪緣，在展開時(shí)和主動(dòng)輪以及彈性履帶配合形成履帶行走機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括用于調(diào)整移動(dòng)裝置行進(jìn)速度的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制移動(dòng)裝置行進(jìn)方向的航向控制器以及引導(dǎo)巡邏機(jī)器人到達(dá)預(yù)定位置的位置控制器。
6.如權(quán)利要求1所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，還包括設(shè)于所述機(jī)器人主體上的視頻監(jiān)控模塊，所述視頻監(jiān)控模塊采集、緩存視頻數(shù)據(jù)獲取視頻數(shù)據(jù)幀，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)幀進(jìn)行實(shí)時(shí)的人體檢測。
7.如權(quán)利要求6所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述視頻監(jiān)控模塊包括依次連接的視頻采集單元、解碼單元、人體檢測單元以及存儲(chǔ)單元，所述視頻采集單元采集模擬視頻信號(hào)，所述解碼單元將所述模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并緩存，所述人體檢測單元從解碼單元讀取數(shù)字視頻數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)幀存入存儲(chǔ)單元中，所述人體檢測單元根據(jù)視頻進(jìn)行人體檢測。
8.如權(quán)利要求7所述的巡邏機(jī)器人，其特征在于，所述視頻采集單元為電耦合元件攝像機(jī)，所述解碼單元包括視頻解碼器和高速緩存，所述人體檢測單元為數(shù)字信號(hào)處理單元， 所述存儲(chǔ)單元為幀存儲(chǔ)器，所述數(shù)字信號(hào)處理單元通過1 初始化配置視頻解碼器，使視頻解碼器將模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流并存儲(chǔ)在所述高速緩存中。
9.一種基于巡邏機(jī)器人的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括控制中心和權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的巡邏機(jī)器人，所述控制中心與巡邏機(jī)器人之間通過無線方式通信，接收巡邏機(jī)器人的警報(bào)或者下發(fā)巡邏指令。
10.一種巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，包括采集環(huán)境聲音信號(hào)；對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理獲得聲音數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)； 根據(jù)異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)；對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位； 使巡邏機(jī)器人朝聲源的方位移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，所述對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理獲得聲音數(shù)據(jù)的步驟具體包括對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行放大、濾波以及模數(shù)轉(zhuǎn)換。
12.如權(quán)利要求11所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，所述濾波采用200Hz IOkHz的帶通濾波。
13.如權(quán)利要求10所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，所述采集環(huán)境聲音信號(hào)的步驟具體是通過形成平面四元十字陣的四路水平放置的拾音器獲取四路聲音信號(hào)；所述異常規(guī)則為聲音信號(hào)的短時(shí)平均幅值超過預(yù)設(shè)閾值；對(duì)于三維空間坐標(biāo)系下坐標(biāo)為機(jī)(￡1，0，0)^2(-￡1，0，0)、10(0，a，0)、M4(0，_a，0)的四個(gè)拾音器以及聲源S(x，y，ζ)，所述對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位的步驟具體包括 根據(jù)下述公式
14.如權(quán)利要求10所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，還包括視頻監(jiān)控方法， 具體為獲取模擬視頻信號(hào)并以所述模擬視頻信號(hào)為基礎(chǔ)獲得視頻數(shù)據(jù)幀； 根據(jù)所述視頻數(shù)據(jù)幀進(jìn)行人體檢測； 向檢測到的人體方向移動(dòng)并發(fā)送警報(bào)。
15.如權(quán)利要求14所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，所述獲取模擬視頻信號(hào)并以所述模擬視頻信號(hào)為基礎(chǔ)獲得視頻數(shù)據(jù)幀的步驟具體包括電耦合元件攝像機(jī)攝取視頻圖像，輸出PAL制式的模擬視頻信號(hào)； 數(shù)字信號(hào)處理單元通過1 初始化配置視頻解碼器，視頻解碼器接收模擬視頻信號(hào)，并將所述模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流，通過高速緩存暫存視頻數(shù)據(jù)；數(shù)字信號(hào)處理單元從高速緩存中讀取數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，并以視頻數(shù)據(jù)幀的形式放入幀存儲(chǔ)器中。
16.如權(quán)利要求14所述的巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，其特征在于，所述根據(jù)視頻數(shù)據(jù)幀進(jìn)行人體檢測的步驟具體包括對(duì)輸入的待檢測圖像進(jìn)行伽馬和顏色歸一化預(yù)處理；將所述待檢測圖像分割為多個(gè)分割單元，并構(gòu)建每個(gè)分割單元的方向梯度直方圖；將4個(gè)分割單元組成一個(gè)宏塊，并構(gòu)建所述宏塊的方向梯度直方圖；將圖像各疊加塊的對(duì)比度進(jìn)行歸一化，對(duì)整個(gè)檢測區(qū)域進(jìn)行方向梯度直方圖特征提?。粚⑻崛〉姆较蛱荻戎狈綀D特征送入分類器進(jìn)行識(shí)別。
全文摘要
本發(fā)明公開一種巡邏機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、與機(jī)器人主體連接用于巡邏機(jī)器人行進(jìn)的移動(dòng)裝置以及驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，還包括設(shè)于機(jī)器人主體上的聲音監(jiān)控模塊，所述聲音監(jiān)控模塊采集、存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù)，并根據(jù)異常規(guī)則篩選聲音數(shù)據(jù)，對(duì)于符合異常規(guī)則的聲音數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行處理以獲取聲源的方位，所述移動(dòng)裝置根據(jù)聲源的方位移動(dòng)。此外，還提供一種基于該巡邏機(jī)器人的預(yù)警系統(tǒng)。以及一種巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法。上述巡邏機(jī)器人、預(yù)警系統(tǒng)以及巡邏機(jī)器人的監(jiān)控方法，由于采用聲音監(jiān)控，因此可以不受拍攝條件和視角限制，可以監(jiān)測到視頻監(jiān)控受盲區(qū)限制無法監(jiān)測的異常情況。
文檔編號(hào)G05D1/02GK102385389SQ201110340119
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者劉營, 吳新宇, 吳紀(jì)生, 周翊民, 孫健銓, 彭安思, 徐揚(yáng)生, 歐勇盛 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院