本發(fā)明涉及一種消防機(jī)器人，特別是一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人及控制方法。

背景技術(shù)：

火災(zāi)是指在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。最常發(fā)生火災(zāi)的地方之一就是廠房，而廠房發(fā)生火災(zāi)大概有以下幾個(gè)方面的原因：

1、數(shù)量問(wèn)題，數(shù)量多了，有一定的火災(zāi)概率；

2、廠房中生產(chǎn)具有一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性，這包括生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品等；

3、廠房在管理中沒(méi)有遵守消防方面的規(guī)定；

4、廠房的消防設(shè)施不符合消防要求；

5、存在違反工藝操作等違法事項(xiàng)。

因此如果避免廠房發(fā)生火災(zāi)以降低公眾財(cái)產(chǎn)安全及人身安全尤為重要，但目前對(duì)于廠房的火災(zāi)檢測(cè)及場(chǎng)地的巡邏均通過(guò)人為或者巡邏機(jī)器人進(jìn)行檢測(cè)：一般人為的檢測(cè)由于人為因素(如：偷懶、忘記等原因)最終沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)而影響救火的最佳時(shí)機(jī)，同時(shí)一旦人為發(fā)現(xiàn)著火時(shí)，著火時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了一段時(shí)間，且火勢(shì)自己已經(jīng)很難控制，故必須報(bào)警讓消防人員進(jìn)行滅火，但消防人員的到來(lái)也需要一定時(shí)間，故導(dǎo)致火情控制效果不佳而影響滅火效果，而目前的巡邏機(jī)器人一般采用單獨(dú)的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行巡邏，或多或少存在一些導(dǎo)航問(wèn)題而最終影響巡邏效果，例如：慣性導(dǎo)航，其存在定位誤差隨時(shí)間而增大，系統(tǒng)長(zhǎng)期精度差的缺點(diǎn)，而磁導(dǎo)航方法的可變性和可維護(hù)性差，不太靈活，因此如何設(shè)計(jì)一款能夠自動(dòng)巡邏，自動(dòng)滅火、又能夠提高導(dǎo)航精度的廠房消防設(shè)備尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人及控制方法，其能夠使機(jī)器人在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)巡邏操作，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)進(jìn)行自主滅火的優(yōu)點(diǎn)，起到最短時(shí)間滅火的效果，同時(shí)在導(dǎo)航過(guò)程中的組合導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)使用慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航，并以慣導(dǎo)系統(tǒng)為主，再由經(jīng)濟(jì)型的激光導(dǎo)航作為校準(zhǔn)手段，使慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以獲得比單獨(dú)使用其中任一系統(tǒng)時(shí)更高的導(dǎo)航性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，在機(jī)器人本體上設(shè)有移動(dòng)底盤和圖像視頻采集模塊，所述移動(dòng)底盤上前、后、左、右共設(shè)有車輪，所述機(jī)器人本體內(nèi)設(shè)有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括滅火系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航模塊、激光導(dǎo)航模塊、核心控制器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、供電模塊、傳感器單元、視頻處理模塊、運(yùn)動(dòng)控制單元和智能儀表，所述的核心控制器分別與滅火系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航模塊、激光導(dǎo)航模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊、傳感器單元、視頻處理模塊和運(yùn)動(dòng)控制單元連接；所述供電模塊與各個(gè)模塊連接用于給各個(gè)模塊提供電能；

其中，所述慣性導(dǎo)航模塊，包括微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀和三軸磁力計(jì)，用于以機(jī)器人當(dāng)前位置和所述當(dāng)前的偏移角度為基準(zhǔn)，對(duì)機(jī)器人采用慣性導(dǎo)航方式進(jìn)行導(dǎo)航；

所述激光導(dǎo)航模塊，包括激光器，利用激光的準(zhǔn)確性和不發(fā)散性對(duì)機(jī)器人所處的位置進(jìn)行精確定位來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人行走進(jìn)行導(dǎo)航；

所述運(yùn)動(dòng)控制單元，包括與車輪一一對(duì)應(yīng)連接的車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)、在每一個(gè)車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)上連接有一個(gè)編碼器，所述車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)車輪前進(jìn)，所述編碼器用于計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的距離；

所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；

所述圖像視頻采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的圖像信息，并發(fā)送給視頻處理模塊；

所述視頻處理模塊用于將采集的圖像信息進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換成核心控制器能夠接收的信號(hào)；

所述傳感器單元，包括溫度傳感器、煙霧傳感器和紫外線檢測(cè)器，用于感知周圍環(huán)境，實(shí)時(shí)檢測(cè)消防機(jī)器人所處環(huán)境情況，執(zhí)行相應(yīng)的安全措施；

所述滅火系統(tǒng)，包括水炮、進(jìn)水管路、增壓裝置和流量檢測(cè)裝置，所述進(jìn)水管路的一端與水炮連接，另一端連接有供水管，所述增壓裝置設(shè)于供水管和進(jìn)水管路的連接處，且所述增壓裝置的控制端以及流量檢測(cè)裝置與核心控制器連接；

所述核心控制器，通過(guò)利用慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航輸出的速度和位置的差值作為量測(cè)值，然后經(jīng)卡爾曼濾波，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差進(jìn)行分析，得出精確的數(shù)據(jù)再對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行校正得到精確的導(dǎo)航路徑，然后按照路徑進(jìn)行自主巡邏，并通過(guò)溫度傳感器、煙霧傳感器和紫外線檢測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，一旦檢測(cè)到有火花進(jìn)行自動(dòng)斷電，檢測(cè)火災(zāi)立即進(jìn)行火災(zāi)位置定位并啟動(dòng)滅火系統(tǒng)自動(dòng)滅火。

作為優(yōu)選，為了提高優(yōu)化效果，在激光導(dǎo)航模塊的激光器上連接有第一局部卡爾曼濾波器，在慣性導(dǎo)航模塊的微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀上連接有第二局部卡爾曼濾波器，且所述第一局部卡爾曼濾波器和第二局部卡爾曼濾波器之間連接有主卡爾曼濾波器，且所述的主卡爾曼濾波器與核心控制器連接。

為了提高機(jī)器人的工作時(shí)效，在核心控制器上還連接有電量檢測(cè)裝置、磁場(chǎng)感應(yīng)裝置和充電檢測(cè)裝置，所述的充電檢測(cè)裝置和電量檢測(cè)裝置均與供電模塊連接，在機(jī)器人本體上連接有與供電模塊連接的充電端口。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人的控制方法，包括采用上述所述的自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人，其具體包括以下步驟：

a)啟動(dòng)機(jī)器人，機(jī)器人本體工作；先由機(jī)器人本體利用激光器、微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀和三軸磁力計(jì)在檢測(cè)環(huán)境中巡邏一周；

b)并利用濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，建立機(jī)器人自身及環(huán)境建模；

c)構(gòu)建全局路徑規(guī)劃；

d)控制機(jī)器人本體沿著全局規(guī)劃的路徑進(jìn)行巡邏；并實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、火花以及火災(zāi)情況；當(dāng)火花情況大于設(shè)定范圍時(shí)，立即跳轉(zhuǎn)到步驟e)；當(dāng)火花情況正常，判斷溫度情況是否正常，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時(shí)；立即跳轉(zhuǎn)到步驟f)；當(dāng)火花、溫度、煙霧情況均正常，此時(shí)判斷路徑是否到達(dá)目的地；是，導(dǎo)航結(jié)束，否，跳轉(zhuǎn)到步驟g)；

e)立即切斷智能儀表，控制現(xiàn)場(chǎng)的控制柜斷開(kāi)電源；

f)檢測(cè)當(dāng)前的煙霧濃度情況；當(dāng)煙霧濃度情況大于閥值時(shí)；自動(dòng)啟動(dòng)圖像視頻采集模塊搜索火災(zāi)位置，并拍照對(duì)圖片進(jìn)行計(jì)算確定火災(zāi)中心，然后控制滅火系統(tǒng)中的水炮工作，對(duì)準(zhǔn)滅火點(diǎn)進(jìn)行滅火；

g)感知當(dāng)前環(huán)境，并判斷是否有障礙物，是，跳轉(zhuǎn)到步驟h)；否，繼續(xù)跳轉(zhuǎn)到步驟d)，繼續(xù)沿路徑巡邏；

h)判斷該障礙物是否靜止：是，跳轉(zhuǎn)到步驟i)；否，控制運(yùn)動(dòng)控制單元(11)移動(dòng)障礙進(jìn)行躲避，并重新按照全局規(guī)劃的路徑進(jìn)行行走；

i)進(jìn)入當(dāng)前局部路徑規(guī)劃，并檢索系統(tǒng)中是否有別的規(guī)劃路徑，是，則沿著新路徑行走，并按照步驟d)實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；否，則重新進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。

為了提高優(yōu)化效果，在通過(guò)濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的方法是將標(biāo)準(zhǔn)的卡爾曼濾波器分成對(duì)應(yīng)于不同傳感器的多個(gè)子濾波器，每個(gè)子濾波器并行工作，并通過(guò)主濾波器進(jìn)行信息綜合，產(chǎn)生濾波結(jié)果并傳輸給核心控制器。

為了提高機(jī)器人的工作時(shí)效，在預(yù)先需要檢測(cè)的環(huán)境位置處，均勻分布有一個(gè)以上的自動(dòng)充電裝置，在每一個(gè)自動(dòng)充電裝置上設(shè)有磁場(chǎng)發(fā)生器，在巡邏過(guò)程中，若檢測(cè)到機(jī)器人本體的電量少于一定時(shí)，通過(guò)觸發(fā)磁場(chǎng)感應(yīng)裝置工作搜索附近的磁場(chǎng)發(fā)生器，并進(jìn)行路徑規(guī)劃，以最快的速度到達(dá)自動(dòng)充電裝置進(jìn)行充電，充電結(jié)束后，返回到上次的檢測(cè)點(diǎn)位置繼續(xù)按照路徑進(jìn)行巡邏。

本發(fā)明得到的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人及控制方法，其能夠使機(jī)器人在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)巡邏操作，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)進(jìn)行自主滅火，起到最短時(shí)間滅火的效果，同時(shí)在導(dǎo)航過(guò)程中的組合導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)使用慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航，并以慣導(dǎo)系統(tǒng)為主，再由經(jīng)濟(jì)型的激光導(dǎo)航作為校準(zhǔn)手段，使慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以獲得比單獨(dú)使用其中任一系統(tǒng)時(shí)更高的導(dǎo)航性能。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1所提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例1中消防機(jī)器人控制部分的結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖3是實(shí)施例1中慣性導(dǎo)航與激光導(dǎo)航的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實(shí)施例1中濾波優(yōu)化結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例1所提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人控制方法的上半部分流程示意圖；

圖6是實(shí)施例1所提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人控制方法的下半部分流程示意圖；

圖7是實(shí)施例2中消防機(jī)器人控制部分的結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖8是實(shí)施例2所提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：機(jī)器人本體1、移動(dòng)底盤2、車輪2-1、圖像視頻采集模塊3、滅火系統(tǒng)4、慣性導(dǎo)航模塊5、激光導(dǎo)航模塊6、核心控制器7、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊8、傳感器單元9、視頻處理模塊10、運(yùn)動(dòng)控制單元11、車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)11-1、編碼器11-2、煙霧傳感器12、紫外線檢測(cè)器13、水炮14、進(jìn)水管路15、增壓裝置16、電量檢測(cè)裝置17、第一局部卡爾曼濾波器18、第二局部卡爾曼濾波器19、主卡爾曼濾波器20、微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀21、三軸磁力計(jì)22、激光器23、磁場(chǎng)感應(yīng)裝置24、充電端口25、充電檢測(cè)裝置26、智能儀表27、流量檢測(cè)裝置28、溫度傳感器29。

具體實(shí)時(shí)方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人，包括機(jī)器人本體1，在機(jī)器人本體1上設(shè)有移動(dòng)底盤2和圖像視頻采集模塊3，所述移動(dòng)底盤2上前、后、左、右共設(shè)有車輪2-1，所述機(jī)器人本體1內(nèi)設(shè)有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括滅火系統(tǒng)4、慣性導(dǎo)航模塊5、激光導(dǎo)航模塊6、核心控制器7、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊8、供電模塊8、傳感器單元9、視頻處理模塊10、運(yùn)動(dòng)控制單元11和智能儀表27，所述的核心控制器7分別與滅火系統(tǒng)4、慣性導(dǎo)航模塊5、激光導(dǎo)航模塊6、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊8、傳感器單元9、視頻處理模塊10和運(yùn)動(dòng)控制單元11連接；所述供電模塊8與各個(gè)模塊連接用于給各個(gè)模塊提供電能；

其中，所述慣性導(dǎo)航模塊5，包括微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀21和三軸磁力計(jì)22，用于以機(jī)器人當(dāng)前位置和所述當(dāng)前的偏移角度為基準(zhǔn)，對(duì)機(jī)器人采用慣性導(dǎo)航方式進(jìn)行導(dǎo)航；

所述激光導(dǎo)航模塊6，包括激光器23，利用激光的準(zhǔn)確性和不發(fā)散性對(duì)機(jī)器人所處的位置進(jìn)行精確定位來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人行走進(jìn)行導(dǎo)航；

所述運(yùn)動(dòng)控制單元11，包括與車輪2-1一一對(duì)應(yīng)連接的車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)11-1、在每一個(gè)車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)11-1上連接有一個(gè)編碼器11-2，所述車輪轉(zhuǎn)向馬達(dá)11-1用于驅(qū)動(dòng)車輪前進(jìn)，所述編碼器11-2用于計(jì)算馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的距離；

所述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊8，用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；

所述圖像視頻采集模塊3，用于實(shí)時(shí)采集機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的圖像信息，并發(fā)送給視頻處理模塊10；

所述視頻處理模塊10用于將采集的圖像信息進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)換成核心控制器7能夠接收的信號(hào)；

所述傳感器單元9，包括溫度傳感器29、煙霧傳感器12和紫外線檢測(cè)器13，用于感知周圍環(huán)境，實(shí)時(shí)檢測(cè)消防機(jī)器人所處環(huán)境情況，執(zhí)行相應(yīng)的安全措施；

所述滅火系統(tǒng)4，包括水炮14、進(jìn)水管路15、增壓裝置16和流量檢測(cè)裝置28，所述進(jìn)水管路15的一端與水炮14連接，另一端連接有供水管16，所述增壓裝置6設(shè)于供水管16和進(jìn)水管路15的連接處，且所述增壓裝置16的控制端與核心控制器7連接；所述核心控制器7通過(guò)利用慣性導(dǎo)航和激光導(dǎo)航輸出的速度和位置的差值作為量測(cè)值，然后經(jīng)卡爾曼濾波，對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差進(jìn)行分析，得出精確的數(shù)據(jù)再對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行校正得到精確的導(dǎo)航路徑，然后按照路徑進(jìn)行自主巡邏，并通過(guò)溫度傳感器29、煙霧傳感器12和紫外線檢測(cè)器13實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，一旦檢測(cè)到有火花進(jìn)行自動(dòng)斷電，檢測(cè)火災(zāi)立即進(jìn)行火災(zāi)位置定位并啟動(dòng)滅火系統(tǒng)4自動(dòng)滅火。

在本實(shí)施例中滅火裝置利用紫外線探測(cè)，并應(yīng)用自動(dòng)控制及通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)早期火災(zāi)自動(dòng)跟蹤定位、滅火。當(dāng)系統(tǒng)一旦收到現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信號(hào)，信號(hào)分析處理后，立即驅(qū)動(dòng)滅火系統(tǒng)4，水炮14進(jìn)行水平垂直掃描，鎖定著火點(diǎn)并將炮口準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)火源，啟動(dòng)增壓裝置16進(jìn)行增壓并射水滅火，再將現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信號(hào)、水壓流量的數(shù)據(jù)反饋到控制系統(tǒng)進(jìn)行分析后自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)整，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)撲滅，火災(zāi)信號(hào)消失，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。

作為優(yōu)選，為了提高優(yōu)化效果，在激光導(dǎo)航模塊6的激光器23上連接有第一局部卡爾曼濾波器18，在慣性導(dǎo)航模塊5的微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀21上連接有第二局部卡爾曼濾波器19，且所述第一局部卡爾曼濾波器18和第二局部卡爾曼濾波器19之間連接有主卡爾曼濾波器20，且所述的主卡爾曼濾波器20與核心控制器7連接。

如圖5、圖6所示，本實(shí)施例還公開(kāi)了一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人的控制方法，包括采用上述所述的自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人，其具體包括以下步驟：

a)啟動(dòng)機(jī)器人，機(jī)器人本體1工作；先由機(jī)器人本體1利用激光器23微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀21和三軸磁力計(jì)22在檢測(cè)環(huán)境中巡邏一周；

b)并利用濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，建立機(jī)器人自身及環(huán)境建模；

c)構(gòu)建全局路徑規(guī)劃；

d)控制機(jī)器人本體1沿著全局規(guī)劃的路徑進(jìn)行巡邏；并實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、火花以及火災(zāi)情況；當(dāng)火花情況大于設(shè)定范圍時(shí)，立即跳轉(zhuǎn)到步驟e)；當(dāng)火花情況正常，判斷溫度情況是否正常，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時(shí)；立即跳轉(zhuǎn)到步驟f)；當(dāng)火花、溫度、煙霧情況均正常，此時(shí)判斷路徑是否到達(dá)目的地；是，導(dǎo)航結(jié)束，否，跳轉(zhuǎn)到步驟g)；

e)立即切斷智能儀表27，控制現(xiàn)場(chǎng)的控制柜斷開(kāi)電源；

f)檢測(cè)當(dāng)前的煙霧濃度情況；當(dāng)煙霧濃度情況大于閥值時(shí)；自動(dòng)啟動(dòng)圖像視頻采集模塊3搜索火災(zāi)位置，并拍照對(duì)圖片進(jìn)行計(jì)算確定火災(zāi)中心，然后控制滅火系統(tǒng)4中的水炮14工作，對(duì)準(zhǔn)滅火點(diǎn)進(jìn)行滅火；

g)感知當(dāng)前環(huán)境，并判斷是否有障礙物，是，跳轉(zhuǎn)到步驟h)；否，繼續(xù)跳轉(zhuǎn)到步驟d)，繼續(xù)沿路徑巡邏；

h)判斷該障礙物是否靜止：是，跳轉(zhuǎn)到步驟i)；否，控制運(yùn)動(dòng)控制單元(11)移動(dòng)障礙進(jìn)行躲避，并重新按照全局規(guī)劃的路徑進(jìn)行行走；

i)進(jìn)入當(dāng)前局部路徑規(guī)劃，并檢索系統(tǒng)中是否有別的規(guī)劃路徑，是，則沿著新路徑行走，并按照步驟d)實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；否，則重新進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。

在本實(shí)施例中所述的核心控制器7為stm32型號(hào)。工作時(shí)，將本產(chǎn)品投放于市場(chǎng)，然后將智能儀表與控制柜實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接，一旦檢測(cè)到火花，立即觸發(fā)智能儀表27無(wú)線控制控制柜將其切斷電源，從而避免火災(zāi)的發(fā)生。

為了提高優(yōu)化效果，在通過(guò)濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的方法是將標(biāo)準(zhǔn)的卡爾曼濾波器分成對(duì)應(yīng)于不同傳感器的多個(gè)子濾波器，每個(gè)子濾波器并行工作，并通過(guò)主濾波器進(jìn)行信息綜合，產(chǎn)生濾波結(jié)果。具體過(guò)程參考如下：①把整個(gè)系統(tǒng)的信息適當(dāng)?shù)胤峙涞礁骶植繛V波器中；②各局部濾波器單獨(dú)工作，將分配后的信息與量測(cè)信息融合，進(jìn)行時(shí)間修正和觀測(cè)量修正，完成局部濾波器的信息更新；③把修正后的局部信息融合成一個(gè)新的全局狀態(tài)估計(jì)。

在本實(shí)施例中，上述信息融合以組合導(dǎo)航系統(tǒng)中慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的導(dǎo)航參數(shù)xl的誤差為濾波器主要狀態(tài)，濾波器估值的主要部分就是導(dǎo)航參數(shù)誤差估值然后去校正xl。

利用導(dǎo)航卡爾曼濾波器將慣導(dǎo)系統(tǒng)和激光導(dǎo)航系統(tǒng)各自計(jì)算的激光導(dǎo)航參數(shù)(分別用xl和xn表示)進(jìn)行比較，其差值就包含了慣導(dǎo)與激光某些導(dǎo)航參數(shù)誤差δxl和其他導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差δxn，即

xl-xn＝(x+δxl)-(x+δxn)＝δxl-δxn

其中系統(tǒng)輸出誤差定義為系統(tǒng)輸出值減去真值(如慣導(dǎo)輸出δxl＝xl-x)；然后濾波器將這種差值作為量測(cè)值，經(jīng)過(guò)濾波計(jì)算，得到濾波器狀態(tài)(包括δxl和|δxn在內(nèi)的各種誤差狀態(tài))的估值；然后用導(dǎo)航參數(shù)誤差的估值去校正輸出的導(dǎo)航參數(shù)，得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)估值(即經(jīng)過(guò)校正后的系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)值)，即：

定義的估計(jì)誤差(即經(jīng)過(guò)校正后的系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)誤差)為

則

式中即組合導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)的估計(jì)誤差就是慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)誤差估值的估計(jì)誤差的負(fù)值，最終實(shí)現(xiàn)最佳優(yōu)化濾波效果。

實(shí)施例2：

如圖7、圖8所示，本實(shí)施例提供的一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人，為了提高機(jī)器人的工作時(shí)效，在核心控制器7上還連接有電量檢測(cè)裝置17、磁場(chǎng)感應(yīng)裝置24和充電檢測(cè)裝置26，所述的充電檢測(cè)裝置26和電量檢測(cè)裝置17均與供電模塊8連接，在機(jī)器人本體1上連接有與供電模塊8連接的充電端口25。

同時(shí)本實(shí)施例還公開(kāi)了一種自主移動(dòng)自動(dòng)探測(cè)滅火的消防機(jī)器人的控制方法，在預(yù)先需要檢測(cè)的環(huán)境位置處，均勻分布有一個(gè)以上的自動(dòng)充電裝置28，在每一個(gè)自動(dòng)充電裝置上設(shè)有磁場(chǎng)發(fā)生器(圖中未表示)，在巡邏過(guò)程中，若檢測(cè)到機(jī)器人本體1的電量少于一定時(shí)，通過(guò)觸發(fā)磁場(chǎng)感應(yīng)裝置24工作搜索附近的磁場(chǎng)發(fā)生器，并進(jìn)行路徑規(guī)劃，以最快的速度到達(dá)自動(dòng)充電裝置進(jìn)行充電，充電結(jié)束后，返回到上次的檢測(cè)點(diǎn)位置繼續(xù)按照路徑進(jìn)行巡邏。