自主巡逻机器人行进避障及火灾预警研究

发布时间：2019-08-02 18:14

【摘要】：仓库是物资集中存储的场所,一般为密闭空间,且大多有可燃性物品,一旦发生火灾,将造成巨大的损失。当前仓库火灾预警存在自动化水平低、监控有盲区、火灾预警误报及漏报率高的问题,为及时发现火灾险情,保证仓库中物品以及人员的安全,研究具有自主巡逻功能的火灾预警机器人具有重要的意义。本文设计的轮式巡逻机器人,可以在行进中自主避开障碍物,并对仓库可能发生的火灾进行预警检测。巡逻机器人行进过程中准确避障是完成火灾预警任务的前提,本文针对仓库环境的特点,设计了巡逻机器人避障方案:采用超声波传感器探测障碍物,当检测到障碍物,通过视觉方法进行识障。首先,摄像头采集障碍物图像,利用Sobel边缘检测算法提取障碍物的边缘,在此基础上,运用Hough算法得到障碍物的边缘直线特征,确定特征点;其次,建立单目视觉的针孔模型计算障碍物的位置;最后,根据障碍物的位置,模糊避障策略控制电机的运行,实现避障目的。本文设计了巡逻机器人火灾联动预警策略,巡逻机器人行进中实时探测温度、烟雾和湿度信息,若检测到火灾险情,巡逻机器人停止行进,发出火灾联动控制指令,开启相关处理设备。研究基于图像的火焰、烟雾检测和识别算法,建立火焰和烟雾的特征模型,有助于提升仓库火灾的自动预警能力。本文完成了巡逻机器人行进避障和火灾预警功能的FPGA硬件设计,采用Verilog HDL语言编程实现各算法,ModelSim软件和Signal TapⅡ逻辑分析仪对各功能模块进行仿真调试。实验条件下验证巡逻机器人系统的整体效果,巡逻机器人行进中可以准确避障,巡逻中探测到火灾时,发出火灾联动控制指令。通过火焰、烟雾图像检测实验,实现了对火灾险情的视觉检测识别。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41;TP242

【参考文献】

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本文编号：2522284