CN115741684B - 一种石油勘探区灭火机器人控制方法及***、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油勘探区灭火机器人控制方法及***、电子设备，本发明利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像，对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。解决了当勘探区域发生火情时,不易进行及时监测且人工灭火难度大、很容易造成严重的资源浪费的问题，大大拓展了本发明的应用场景，节省了大量的人力物力成本，很大程度上节约了资源。

Description

一种石油勘探区灭火机器人控制方法及***、电子设备

技术领域

本发明涉及机器人控制技术领域，具体涉及一种石油勘探区灭火机器人控制方法及***、电子设备。

背景技术

国家发展离不开能源，石油相关产业仍旧有很大的市场空间。石油产业作为我国经济增长的一大动力，发挥着不可替代的作用。同时，我国经济总体规模较大，且机器人拥有量和技术水平极低，随着人工智能时代的来临，各行业对机器人的需求数量也是相当可观的。而现阶段对石油机器人的研究多局限于钻杆连接、导管架安装、水下开阀关阀、钻井等，针对石油勘探开发领域的研究内容较为匮乏。同时，面临石油地质行业危险性高、地形复杂、意外发生几率大的特点，当勘探区域发生火情时,不易进行及时监测,且人工灭火难度大,十分容易造成严重的资源浪费,因此，急需一种能够自主完成巡逻、监测火情及发生火情时自主完成灭火任务的机器人。

因此，现有技术还有待进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种应用于石油勘探区巡逻的机器人控制方法及***、电子设备，以解决现有技术存在的问题。

为达到上述技术目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种石油勘探区灭火机器人控制方法，包括：

机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动时，利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像；

对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像；

若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。

具体地，所述机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据还包括：

当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值。

具体地，所述方法还包括：

当机器人向目标所在的方向移动时，在判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值的同时，判断当前机器人与目标之间的距离是否小于或等于第三预设阈值，若当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值且当前环境温度数据小于第二预设阈值，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

具体地，所述判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像包括：

若当前帧红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框，机器人接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离，当机器人距离目标的距离小于或等于第三预设阈值时，判断目标搜索框的面积是否大于或等于第五预设阈值并判断各目标点的总灰度值是否大于或等于第六预设阈值，若目标搜索框的面积大于或等于第五预设阈值或各目标点的总灰度值大于或等于第六预设阈值，则判断当前帧红外热成像图像中存在定义为高温点的目标图像。

具体地，所述调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度包括：

将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度。

具体地，所述方法还包括：

所述目标搜索框需要包括目标范围以及目标周围预设范围的背景，计算目标的质点并以目标的边界建立搜索框并以目标的质心为基点将搜索框扩大为以目标的边界建立搜索框的预设倍数。

具体地，所述开启灭火装置还包括：

开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则控制机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

具体地，所述方法还包括：

若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人按照预设巡逻路径以及第二预设速度向目标所在的方向移动。

根据本发明的第二方面，提供一种石油勘探区灭火机器人控制***，包括：

红外热成像仪，用于采集目标区域的当前帧红外热成像图像；

运算控制模块，用于获取当前帧红外热成像图像并对当前帧红外热成像图像进行处理并识别，判断当前帧红外热成像图像中是否存在定义为高温点的目标图像；

或用于当存在定义为高温点的目标图像时，控制机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据；或用于在当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度并开启灭火装置；

灭火装置，用于喷洒灭火剂，包括灭火剂喷口；

报警模块，用于输出报警信号。

根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现上述的石油勘探区灭火机器人控制方法。

有益效果：

1、本发明开创性的利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像，对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。解决了当勘探区域发生火情时,不易进行及时监测且人工灭火难度大、十分容易造成严重的资源浪费的问题，大大拓展了本发明的应用场景，节省了大量的人力物力成本，很大程度上节约了资源，推动了机器人在石油勘探领域的发展。

2、本发明的技术方案中，当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值，由于发生火情时，当前环境温度数据与距离火焰的距离具有线性关系，距离火焰越近，温度越高，本发明通过控制机器人接近接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离以及当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值时，判断此时发生火情，因为由于火情的严重情况不同，当火情比较严重时，距离火情区域较远时，环境温度也会较高，所以本发明在机器人距离没有小于第三预设阈值时，只要当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，就判断此时发生火情，机器人输出报警信号给相关工作人员并继续向目标搜索框所指示的目标移动，以在灭火更高效、更合理、距离火情更近的位置进行灭火，本发明通过巧妙的设计将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，大大提高了本发明的可用性和分析结果可靠性，在保证分析结果可靠性的同时，很大程度上简化了***结果，大大降低了本发明的实施难度，进一步拓展了本发明的应用场景。

3、本发明的技术方案中，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。本发明通过预设第一预设阈值，防止机器人移动到距离火情过近的位置，导致机器人自身所受的温度过高而导致的零部件损坏，同时通过设计合理的第一预设阈值，将机器人以更快的移动速度移动到距离火情足够近以及足够安全的位置，以最大化提高灭火效率，降低火情进一步扩散的危险，进一步提高了本发明的安全性、可靠性和可用性，通过巧妙的设计将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，大大提高了本发明的可用性和分析结果可靠性，在保证分析结果可靠性的同时，很大程度上简化了***结果，大大降低了本发明的实施难度，进一步拓展了本发明的应用场景。

4、本发明的技术方案中，将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度，从而实现灭火剂喷出时，能覆盖到热成像图像的下半区域，而将目标搜索框的底边设置于位于距离热成像图像底边上方第一预设距离，并使所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度，可实现将灭火剂喷出时覆盖到火焰的根部，进一步提高了灭火效率，很大程度上提高了本发明的智能化程度，大大提高了本发明的可用性，设计巧妙，***架构简洁高效，大大拓展了本发明的应用场景。

5、本发明在开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则控制机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。即当灭火剂生效，火焰开始消失时，若热成像仪图像中仍然存在高温点并且仍存在火情，而机器人周围的温度开始下降，并且下降到第七预设阈值，证明机器人在目前的位置灭火效率可能开始下降，此时控制机器人继续向目标搜索框所指示的方向移动，能够及时的对火情的其他火焰进行跟踪灭火，能够更好的控制火情并灭火，大大提高了本发明的智能化程度、灭火效率、可靠性和可用性，通过巧妙的设计进一步将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，进一步拓展了本发明的应用场景，很大程度上提高了本发明的可用性。

附图说明

图1是本发明具体实施例中提供的石油勘探区灭火机器人控制方法的流程图；

图2是本发明具体实施例中提供的石油勘探区灭火机器人控制方法的示意图；

图3是本发明具体实施例中提供的石油勘探区灭火机器人控制***的原理框图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明提供一种石油勘探区灭火机器人控制方法，包括：

S100、机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动时，利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

这里需要说明的是，本发明具体在机器人上设置红外热成像仪，用于采集目标区域的当前帧红外热成像图像，即采集目标区域的关于温度变化的图像。

S100之前包括，设置第一预设速度、第二预设速度、第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值、第四预设阈值、第五预设阈值、第六预设阈值、第七预设阈值，并使第二预设速度大于第一预设速度，使第一预设阈值大于第二预设阈值，优选的，第一预设阈值为120摄氏度，所述第二预设阈值为80摄氏度，所述第三预设阈值为1米，优选地，机器人按照第一预设速度或第二预设速度移动为通过调节机器人的电机占空比实现。

这里需要说明的是，本发明开创性的利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像，对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。解决了当勘探区域发生火情时,不易进行及时监测且人工灭火难度大、十分容易造成严重的资源浪费的问题，大大拓展了本发明的应用场景，节省了大量的人力物力成本，很大程度上节约了资源，推动了机器人在石油勘探领域的发展。

S200、对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像。

这里需要说明的是，若当前帧红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框，机器人接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离，当机器人距离目标的距离小于或等于第三预设阈值时，判断目标搜索框的面积是否大于或等于第五预设阈值并判断各目标点的总灰度值是否大于或等于第六预设阈值，若目标搜索框的面积大于或等于第五预设阈值或各目标点的总灰度值大于或等于第六预设阈值，则判断当前帧红外热成像图像中存在定义为高温点的目标图像。其中，所述目标搜索框需要包括目标范围以及目标周围预设范围的背景，计算目标的质点并以目标的边界建立搜索框并以目标的质心为基点将搜索框扩大为以目标的边界建立搜索框的预设倍数，以实现目标搜索框能够完整的将火情发生区域包括在内。

S300、若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。

具体地，开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则控制机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

具体地，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人按照预设巡逻路径以及第二预设速度向目标所在的方向移动。

具体地，所述调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度包括：将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度。

这里需要说明的是，本发明的技术方案中，当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值，由于发生火情时，当前环境温度数据与距离火焰的距离具有线性关系，距离火焰越近，温度越高，本发明通过控制机器人接近接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离以及当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值时，判断此时发生火情，因为由于火情的严重情况不同，当火情比较严重时，距离火情区域较远时，环境温度也会较高，所以本发明在机器人距离没有小于第三预设阈值时，只要当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，就判断此时发生火情，机器人输出报警信号给相关工作人员并继续向目标搜索框所指示的目标移动，以在灭火更高效、更合理、距离火情更近的位置进行灭火，本发明通过巧妙的设计将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，大大提高了本发明的可用性和分析结果可靠性，在保证分析结果可靠性的同时，很大程度上简化了***结果，大大降低了本发明的实施难度，进一步拓展了本发明的应用场景。

需要理解的是，本发明的技术方案中，将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度，从而实现灭火剂喷出时，能覆盖到热成像图像的下半区域，而将目标搜索框的底边设置于位于距离热成像图像底边上方第一预设距离，并使所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度，可实现将灭火剂喷出时覆盖到火焰的根部，进一步提高了灭火效率，很大程度上提高了本发明的智能化程度，大大提高了本发明的可用性，设计巧妙，***架构简洁高效，大大拓展了本发明的应用场景。

具体地，本发明在开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则控制机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。即当灭火剂生效，火焰开始消失时，若热成像仪图像中仍然存在高温点并且仍存在火情，而机器人周围的温度开始下降，并且下降到第七预设阈值，证明机器人在目前的位置灭火效率可能开始下降，此时控制机器人继续向目标搜索框所指示的方向移动，能够及时的对火情的其他火焰进行跟踪灭火，能够更好的控制火情并灭火，具体地，将第一预设阈值设置为120摄氏度、将所述第二预设阈值设置为80摄氏度、将所述第三预设阈值设置为1米为本发明技术人员通过大量实验得出，能够较好的分析是否发生火情，因为石油勘探区一般不存在高温区域，所以当机器人采集到的当前环境温度数据高于80度时，即可判断发生火情，当环境温度数据大于或等于120度时，此时的环境温度已达到机器人的电路硬件正常工作时所能承受的最大安全温度，此时应控制机器人开启灭火装置，此设置能够较好地实现防止机器人移动到距离火情过近的位置，导致机器人自身所受的温度过高而导致的零部件损坏，同时将机器人移动到距离火情足够近以及足够安全的位置，以最大化提高灭火效率，降低火情进一步扩散的危险，进一步提高了灭火效率，能够较好的实现将大大提高了本发明的智能化程度、灭火效率、可靠性和可用性，通过巧妙的设计进一步将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，进一步拓展了本发明的应用场景，很大程度上提高了本发明的可用性。

具体地，本发明针对石油地质领域自主研发了一种具备地图构建、自主定位及路径规划、环境信息采集、先遣侦查及危险区域侦测、安防与值守等功能的机器人控制操作平台，降低了石油地质行业科考活动进行时成本。同时，平台化的操作***，具有普适性及多次开发性优势，可以运用在更广阔的市场。同时，面临石油地质行业危险性高、地形复杂、意外发生几率大的特点，利用自组网技术，结合自主研发的低功耗无线通信模块，搭配能够自主追踪最强太阳光的供能模块，用来保证通讯的及时和不间断性，不仅实现了多机器人协同合作，也可以在通讯失效区域正常使用，以保证机器人在各种恶劣条件下都可正常使用。本发明结构可靠性高、绿色节能、普适性强，具有广阔的发展前景。本发明具有普适性，适用于各类机器人载体，可根据不同需求，搭载市面上各种标准规格信息采集传感器设备，应用于各类领域，实现相应的目标功能。本发明采用开源性***，对外公开***源代码，用户可以对其进行二次开发，同时把修改产品返回给本公司，以达到发展的效果，具有较强的可开发性；本发明提出的基于地图构建，自主避障，深度追踪等核心技术，通过多种装置的搭配，实现测绘、安保等功能的普适化平台***本发明的机器人的***组成为：本发明在树莓派嵌入式***上安装Ubuntu***，再移植ROS机器人操作***(Robot Operating System)进行能够进行技术整合运用的普适化平台自主开发。将及时定位与地图构建(SLAM)算法移植到ROS中，实现自主避障导航、环境信息采集、未知环境地图构建等功能。同时对机器人电机转速进行控制，处理传感器测得的数据信息，实现对机器人的实际控制，最终构建特征地图。

对机器人自主运动控制的实现，需要获取和跟踪其当前的位姿，并决策出机器人预走路线的角度。采用传感器实时采集到机器人的当前位置、姿态以及运动等信息获取位姿。并以此计算出机器人相距预定义的规划路径位置偏差。本作品利用纯路径跟踪算法对机器人预走路线进行跟踪。利用北斗定位***对机器人的路径进行定位，依据RTK可获得厘米级别的定位精度，可以满足机器人自动导航的需求。

通过点到直线间的距离公式可知机器人的横向偏差大小，利用北斗接收机测得机器人当前航向。

本发明的机器人具有环境感知***，环境感知***主要包括自主研发设计的全方位视觉传感器、惯性导航、里程计(光电编码器)。全方位视觉传感技术，仿“蝇眼”设计，能够获得外界360度不同深度的环境图像，并进行拼接建立三维立体场景。同时能够调整摄像头的俯仰角，建立不同高度层次的三维立体场景。惯性导航模块集成高精度的陀螺仪、加速度计、地磁场传感器，采用高性能的微处理器和先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出模块当前的实时运动姿态。采用先进的数字滤波技术，能有效降低测量噪声，提高测量精度。里程计(光电编码器)能测出电机的转速，从而能实时准确地测出机器人的运动状态和机器人的位置，为机器人的定位和路径跟踪提供必要的数据。

本发明的机器人还具有人机、机器-机器交互***：人机交互装置主要为语音交互平台，主要包括基于麦克风阵列的语音定位模块、语音拾取模块、语音特征提取模块、语音识别模块、语音合成模块。语音定位模块将指定区域的声源信息放大，方便语音特征提取。语音拾取模块主要获取语音信号。语音特征提取模块包括语音滤波模块、背景噪声去除模块、语音放大模块，主要对语音信号进行去噪、放大。语音识别模块将捕获的语音转化为机器人语音，以便于机器人做出相应的反应。语音合成模块将机器语音合成为语音进行播放。

请参阅图2，本发明提出了一种具体实施例，提供了一种石油勘探区灭火机器人控制方法，所述方法包括：

P0、开始

P1、机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动过程中，利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

这里需要说明的是，这里需要说明的是，本发明具体在机器人上设置红外热成像仪，用于采集目标区域的当前帧红外热成像图像，即采集目标区域的关于温度变化的图像。

P1之前包括，设置第一预设速度、第二预设速度、第一预设阈值、第二预设阈值、第三预设阈值、第四预设阈值、第五预设阈值、第六预设阈值、第七预设阈值，并使第二预设速度大于第一预设速度，使第一预设阈值大于第二预设阈值，优选的，第一预设阈值为120摄氏度，所述第二预设阈值为80摄氏度，所述第三预设阈值为1米，优选地，机器人按照第一预设速度或第二预设速度移动为通过调节机器人的电机占空比实现。

P2、对当前帧图像进行处理并识别。

P3、判断当前帧图像数据内是否存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点？若是,执行步骤P4；若否，返回步骤P2。

这里需要说明的是，本发明开创性的利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像，对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置。具体地，若当前帧红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点。解决了当勘探区域发生火情时,不易进行及时监测且人工灭火难度大、十分容易造成严重的资源浪费的问题，大大拓展了本发明的应用场景，节省了大量的人力物力成本，很大程度上节约了资源，推动了机器人在石油勘探领域的发展。

P4、则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框，机器人接近目标搜索框所指示的目标并利用机器人上的激光距离传感器和温度传感器实时测量机器人距离目标的实时距离，获得当前环境温度数据。

具体地，若当前帧红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框，机器人接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离，当机器人距离目标的距离小于或等于第三预设阈值时，判断目标搜索框的面积是否大于或等于第五预设阈值并判断各目标点的总灰度值是否大于或等于第六预设阈值，若目标搜索框的面积大于或等于第五预设阈值或各目标点的总灰度值大于或等于第六预设阈值，则判断当前帧红外热成像图像中存在定义为高温点的目标图像。其中，所述目标搜索框需要包括目标范围以及目标周围预设范围的背景，计算目标的质点并以目标的边界建立搜索框并以目标的质心为基点将搜索框扩大为以目标的边界建立搜索框的预设倍数，以实现目标搜索框能够完整的将火情发生区域包括在内。

P5、判断机器人距离目标的距离是否小于或等于第三预设距离？若是,执行步骤P6；若否，返回步骤P4。

P6、判断目标搜索框的面积是否大于或等于第五预设阈值？若是,执行步骤P7；若否，返回步骤P1。

P7、判断各目标点的总灰度值是否大于或等于第六预设阈值？若是,执行步骤P8；若否，返回步骤P1。

P8、判断当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人按第二预设速度向目标搜索框所指示的方向移动并实时计算机器人与目标之间的距离。

具体地，若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人按照预设巡逻路径以及第二预设速度向目标所在的方向移动。所述第二预设速度大于所述第一预设速度，以实现机器人快速接近目标搜索框所指示的目标，节约时间，降低发生火情时可能造成的损失，大大提高了本发明的智能化程度。

P9、判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值？若是,执行步骤P11；若否，执行步骤P10。

P10、判断机器人与目标之间的距离是否小于第三预设阈值？若是,执行步骤P20；若否，返回步骤P8。

这里需要说明的是，本发明的技术方案中，当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值，由于发生火情时，当前环境温度数据与距离火焰的距离具有线性关系，距离火焰越近，温度越高，本发明通过控制机器人接近接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离以及当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值时，判断此时发生火情，因为由于火情的严重情况不同，当火情比较严重时，距离火情区域较远时，环境温度也会较高，所以本发明在机器人距离没有小于第三预设阈值时，只要当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，就判断此时发生火情，机器人输出报警信号给相关工作人员并继续向目标搜索框所指示的目标移动，以在灭火更高效、更合理、距离火情更近的位置进行灭火，本发明通过巧妙的设计将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，大大提高了本发明的可用性和分析结果可靠性，在保证分析结果可靠性的同时，很大程度上简化了***结果，大大降低了本发明的实施难度，进一步拓展了本发明的应用场景。

P11、输出报警信号。

P12、判断当前环境温度数据是否大于或等于第一预设阈值？若是,执行步骤P13；若否，返回步骤P8。

将第一预设阈值设置为120摄氏度、将所述第二预设阈值设置为80摄氏度、将所述第三预设阈值设置为1米为本发明技术人员通过大量实验得出，能够较好的分析是否发生火情，因为石油勘探区一般不存在高温区域，所以当机器人采集到的当前环境温度数据大于或等于80度时，即可判断发生火情，当环境温度数据大于或等于120度时，此时的环境温度已达到机器人的电路硬件正常工作时所能承受的最大安全温度，此时应控制机器人开启灭火装置。当机器人能够较好地实现防止机器人移动到距离火情过近的位置，导致机器人自身所受的温度过高而导致的零部件损坏，同时将机器人移动到距离火情足够近以及足够安全的位置，以最大化提高灭火效率，降低火情进一步扩散的危险，进一步提高了灭火效率，能够较好的实现将大大提高了本发明的智能化程度、灭火效率、可靠性和可用性，通过巧妙的设计进一步将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，进一步拓展了本发明的应用场景，很大程度上提高了本发明的可用性。

P13、调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处。

这里需要说明的是，所述调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度包括：将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度。可实现将灭火剂喷出时覆盖到火焰的根部，进一步提高了灭火效率，很大程度上提高了本发明的智能化程度，大大提高了本发明的可用性，设计巧妙，***架构简洁高效，大大拓展了本发明的应用场景。

P14、开启灭火装置。

P15、判断当前环境温度数据是否小于第七预设阈值？若是,执行步骤P16；若否，返回步骤P14。

P16、机器人继续向靠近目标搜索框所指示的目标移动。

P17、判断当前环境温度数据是否小于第二预设阈值？若是,执行步骤P18；若否，返回步骤P14。

P18、判断机器人与目标之间的距离是否小于第三预设阈值？若是,执行步骤P19；若否，返回步骤P14。

这里需要说明的是，这里需要说明的是，本发明的技术方案中，当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值，由于发生火情时，当前环境温度数据与距离火焰的距离具有线性关系，距离火焰越近，温度越高，本发明通过控制机器人接近接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离以及当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值时，判断此时发生火情，因为由于火情的严重情况不同，当火情比较严重时，距离火情区域较远时，环境温度也会较高，所以本发明在机器人距离没有小于第三预设阈值时，只要当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，就判断此时发生火情，机器人输出报警信号给相关工作人员并继续向目标搜索框所指示的目标移动，以在灭火更高效、更合理、距离火情更近的位置进行灭火，本发明通过巧妙的设计将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，大大提高了本发明的可用性和分析结果可靠性，在保证分析结果可靠性的同时，很大程度上简化了***结果，大大降低了本发明的实施难度，进一步拓展了本发明的应用场景。

P19、关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

这里需要说明的是，本发明在开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则控制机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。即当灭火剂生效，火焰开始消失时，若热成像仪图像中仍然存在高温点并且仍存在火情，而机器人周围的温度开始下降，并且下降到第七预设阈值，证明机器人在目前的位置灭火效率可能开始下降，此时控制机器人继续向目标搜索框所指示的方向移动，能够及时的对火情的其他火焰进行跟踪灭火，能够更好的控制火情并灭火，具体地，将第一预设阈值设置为120摄氏度、将所述第二预设阈值设置为80摄氏度、将所述第三预设阈值设置为1米为本发明技术人员通过大量实验得出，能够较好的分析是否发生火情，因为石油勘探区一般不存在高温区域，所以当机器人采集到的当前环境温度数据高于80度时，即可判断发生火情，当环境温度数据大于或等于120度时，此时的环境温度已达到机器人的电路硬件正常工作时所能承受的最大安全温度，此时应控制机器人开启灭火装置，此设置能够较好地实现防止机器人移动到距离火情过近的位置，导致机器人自身所受的温度过高而导致的零部件损坏，同时将机器人移动到距离火情足够近以及足够安全的位置，以最大化提高灭火效率，降低火情进一步扩散的危险，进一步提高了灭火效率，能够较好的实现将大大提高了本发明的智能化程度、灭火效率、可靠性和可用性，通过巧妙的设计进一步将极其复杂问题简单化，无需复杂算法建模，进一步拓展了本发明的应用场景，很大程度上提高了本发明的可用性。

P20、返回步骤P1。

P21、结束。

请参阅图3，本发明提供了另一实施例，本实施例提供了一种石油勘探区灭火机器人控制***，所述石油勘探区灭火机器人控制***包括：

红外热成像仪1，用于采集目标区域的当前帧红外热成像图像；

运算控制模块2，用于获取红外热成像仪1采集的当前帧红外热成像图像并对当前帧红外热成像图像进行处理并识别，判断当前帧红外热成像图像中是否存在定义为高温点的目标图像；

或用于当存在定义为高温点的目标图像时，控制机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据；或用于在当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度并开启灭火装置3；

灭火装置3，用于喷洒灭火剂，包括灭火剂喷口。

具体地，本发明针对石油地质领域自主研发了一种具备地图构建、自主定位及路径规划、环境信息采集、先遣侦查及危险区域侦测、安防与值守等功能的机器人控制操作平台，降低了石油地质行业科考活动进行时成本。同时，平台化的操作***，具有普适性及多次开发性优势，可以运用在更广阔的市场。同时，面临石油地质行业危险性高、地形复杂、意外发生几率大的特点，利用自组网技术，结合自主研发的低功耗无线通信模块，搭配能够自主追踪最强太阳光的供能模块，用来保证通讯的及时和不间断性，不仅实现了多机器人协同合作，也可以在通讯失效区域正常使用，以保证机器人在各种恶劣条件下都可正常使用。本发明结构可靠性高、绿色节能、普适性强，具有广阔的发展前景。本发明具有普适性，适用于各类机器人载体，可根据不同需求，搭载市面上各种标准规格信息采集传感器设备，应用于各类领域，实现相应的目标功能。本发明采用开源性***，对外公开***源代码，用户可以对其进行二次开发，同时把修改产品返回给本公司，以达到发展的效果，具有较强的可开发性；本发明提出的基于地图构建，自主避障，深度追踪等核心技术，通过多种装置的搭配，实现测绘、安保等功能的普适化平台***本发明的机器人的***组成为：本发明在树莓派嵌入式***上安装Ubuntu***，再移植ROS机器人操作***(Robot Operating System)进行能够进行技术整合运用的普适化平台自主开发。将及时定位与地图构建(SLAM)算法移植到ROS中，实现自主避障导航、环境信息采集、未知环境地图构建等功能。同时对机器人电机转速进行控制，处理传感器测得的数据信息，实现对机器人的实际控制，最终构建特征地图。

对机器人自主运动控制的实现，需要获取和跟踪其当前的位姿，并决策出机器人预走路线的角度。采用传感器实时采集到机器人的当前位置、姿态以及运动等信息获取位姿。并以此计算出机器人相距预定义的规划路径位置偏差。本作品利用纯路径跟踪算法对机器人预走路线进行跟踪。利用北斗定位***对机器人的路径进行定位，依据RTK可获得厘米级别的定位精度，可以满足机器人自动导航的需求。

通过点到直线间的距离公式可知机器人的横向偏差大小，利用北斗接收机测得机器人当前航向。

本发明的机器人具有环境感知***，环境感知***主要包括自主研发设计的全方位视觉传感器、惯性导航、里程计(光电编码器)。全方位视觉传感技术，仿“蝇眼”设计，能够获得外界360度不同深度的环境图像，并进行拼接建立三维立体场景。同时能够调整摄像头的俯仰角，建立不同高度层次的三维立体场景。惯性导航模块集成高精度的陀螺仪、加速度计、地磁场传感器，采用高性能的微处理器和先进的动力学解算与卡尔曼动态滤波算法，能够快速求解出模块当前的实时运动姿态。采用先进的数字滤波技术，能有效降低测量噪声，提高测量精度。里程计(光电编码器)能测出电机的转速，从而能实时准确地测出机器人的运动状态和机器人的位置，为机器人的定位和路径跟踪提供必要的数据。

本发明的机器人还具有人机、机器-机器交互***：人机交互装置主要为语音交互平台，主要包括基于麦克风阵列的语音定位模块、语音拾取模块、语音特征提取模块、语音识别模块、语音合成模块。语音定位模块将指定区域的声源信息放大，方便语音特征提取。语音拾取模块主要获取语音信号。语音特征提取模块包括语音滤波模块、背景噪声去除模块、语音放大模块，主要对语音信号进行去噪、放大。语音识别模块将捕获的语音转化为机器人语音，以便于机器人做出相应的反应。语音合成模块将机器语音合成为语音进行播放。

在优选实施例中，本申请还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现所述的石油勘探区灭火机器人控制方法。该计算机设备可以广义地为服务器、终端，或任何其他具有必要的计算和/或处理能力的电子设备。在一个实施例中，该计算机设备可包括通过***总线连接的处理器、存储器、网络接口、通信接口等。该计算机设备的处理器可用于提供必要的计算、处理和/或控制能力。该计算机设备的存储器可包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质中或上可存储有操作***、计算机程序等。该内存储器可为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口和通信接口可用于与外部的设备通过网络连接和通信。该计算机程序被处理器执行时执行本发明的方法的步骤。

本发明可以实现为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致本发明实施例的方法的步骤被执行。在一个实施例中，所述计算机程序被分布在网络耦合的多个计算机设备或处理器上，以使得所述计算机程序由一个或多个计算机设备或处理器以分布式方式存储、访问和执行。单个方法步骤/操作，或者两个或更多个方法步骤/操作，可以由单个计算机设备或处理器或由两个或更多个计算机设备或处理器执行。一个或多个方法步骤/操作可以由一个或多个计算机设备或处理器执行，并且一个或多个其他方法步骤/操作可以由一个或多个其他计算机设备或处理器执行。一个或多个计算机设备或处理器可以执行单个方法步骤/操作，或执行两个或更多个方法步骤/操作。

本领域普通技术人员可以理解，本发明的方法步骤可以通过计算机程序来指示相关的硬件如计算机设备或处理器完成，所述的计算机程序可存储于非暂时性计算机可读存储介质中，该计算机程序被执行时导致本发明的步骤被执行。根据情况，本文中对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器的示例包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘等。易失性存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、外部高速缓冲存储器等。

以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，

机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动时，利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像；

对当前帧图像进行处理并识别，判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像；

若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据，若当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度，并开启灭火装置；

所述机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据还包括：

当机器人向目标所在的方向移动时，判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值，若当前环境温度数据大于或等于第二预设阈值，输出报警信号，机器人继续向目标所在的方向移动，直到环境温度数据大于或等于第一预设阈值，所述第二预设阈值小于第一预设阈值；所述方法还包括：

当机器人向目标所在的方向移动时，在判断当前环境温度数据是否大于或等于第二预设阈值的同时，判断当前机器人与目标之间的距离是否小于或等于第三预设阈值，若当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值且当前环境温度数据小于第二预设阈值，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

2.根据权利要求1所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，所述判断当前帧图像中是否存在定义为高温点的目标图像包括：

若当前帧红外热成像图像数据内存在灰度值大于或等于第四预设阈值的像素点，则将该像素点确定为目标点，根据目标点确定目标范围，所述目标范围需要包括当前帧红外热成像图像数据内的所有目标点，根据目标范围建立目标搜索框，机器人接近目标搜索框所指示的目标并实时测量机器人距离目标的实时距离，当机器人距离目标的距离小于或等于第三预设阈值时，判断目标搜索框的面积是否大于或等于第五预设阈值并判断各目标点的总灰度值是否大于或等于第六预设阈值，若目标搜索框的面积大于或等于第五预设阈值或各目标点的总灰度值大于或等于第六预设阈值，则判断当前帧红外热成像图像中存在定义为高温点的目标图像。

3.根据权利要求1所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，所述调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度包括：

将所述灭火装置的灭火剂喷口的圆形喷口的圆心设置在热成像传感仪的摄像头的圆形镜头片的圆心的正下方，并将灭火剂喷口向上方偏移设置，使其达到灭火剂喷口喷出的灭火剂呈现在热成像传感器采集的热成像图像中时能够覆盖热成像图像的下半部分，并将灭火剂喷口与热成像仪固定连接，使得灭火剂喷口与热成像仪能够同步运动，调节热成像仪，使目标搜索框的底边位于距离热成像图像底边上方第一预设距离处，所述第一预设距离小于热成像图像的一半高度。

4.根据权利要求2所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述目标搜索框需要包括目标范围以及目标周围预设范围的背景，计算目标的质点并以目标的边界建立搜索框并以目标的质心为基点将搜索框扩大为以目标的边界建立搜索框的预设倍数。

5.根据权利要求4所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，所述开启灭火装置还包括：

开启灭火装置后，实时判断当前环境温度，若当前环境温度小于第七预设阈值，则机器人继续向靠近目标的方向移动，直到当前环境温度数据小于第二预设阈值且当前机器人与目标之间的距离小于第三预设阈值，关闭灭火装置，机器人按照预设巡逻路径以及第一预设速度移动并利用设置于机器人上的红外热成像仪采集目标区域的当前帧图像。

6.根据权利要求1所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

若当前帧图像中存在定义为高温点的目标图像，机器人按照预设巡逻路径以及第二预设速度向目标所在的方向移动。

7.一种石油勘探区灭火机器人控制***，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的石油勘探区灭火机器人控制方法，包括：

红外热成像仪，用于采集目标区域的当前帧红外热成像图像；

运算控制模块，用于获取当前帧红外热成像图像并对当前帧红外热成像图像进行处理并识别，判断当前帧红外热成像图像中是否存在定义为高温点的目标图像；

或用于当存在定义为高温点的目标图像时，控制机器人向目标所在的方向移动并利用设置于机器人上的温度传感器获得当前环境温度数据；或用于在当前环境温度数据大于或等于第一预设阈值，调整设置于机器人上的灭火装置的灭火剂喷口的角度并开启灭火装置；

灭火装置，用于喷洒灭火剂，包括灭火剂喷口；

报警模块，用于输出报警信号。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器；以及处理器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至6中任意一项所述的石油勘探区灭火机器人控制方法。