智能巡逻机器人系统- O1技术方案

三一重工园区巡逻机器人系统技术方案第1页共29页智能巡逻机器人系统技术方案广州高新兴机器人有限公司2019年11月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1. 项目背景 32. 技术方案 32.1. 方案概述 32.2. 机器人介绍 42.3. 基本功能 222.4. 技术参数 253. 业务应用 283.1. 自动巡逻 283.2. 定点值守 283.3. 人员管控 293.4. 车辆管控 293.5. 远程监管 293.6. 流程闭环 294. 配置清单 30项目背景现代社会高速发展，公共安全需求与日俱增，安防行业早已从人防时代走向技防时代。但2015年以来，国内安防行业发展出现下滑趋势，尽管伴随着互联网的大趋势驱动，安防市场还是无法很好地突破原有的产品格局。当前的安防市场中均以定点监控为主，虽然为安保工作提供了便利，但仍然存在监控范围有限、位置固定容易规避、处置滞后、灵活度差等问题，产品特性亟待拓展，而机器人的出现显得刚刚好。随着“第二次机器工业革命”时代的到来，机器人技术与安防技术的进一步结合将推动世界安防行业从“人+摄像头”为特征的时代迈向以“机器人+大数据“为特征的时代，这意味着人、人工智能和机器人的深度融合。传统的园区的安保巡逻，是通过安保人员的步行或搭乘简单的交通工具来执行。人的自觉性、行政手段、运行经验构成了目前管理的三大要素。基于上述三个基本要素，相关单位根据自身特点已建立并实施了一系列诸如安保巡查、园区管理等规章制度，在很大程度上保证了园区的安全生产，但同时也暴露出了许多难以克服的问题:自觉性问题：由于缺少有效的监督机制，设备巡视到位率、工作质量高低等都无法得到保证。运作问题：管理工作的复杂性、人员考核的完整性和有效性、具体操作的随意性和规范性等，都直接或间接地造成了较高的操作费用。原始数据积累问题：由于设备运行状态的原始数据和信息的积累不足，对事故的预防及排除无法提供有用的辅助性资料。夜间巡逻，由于人的惰性和惯性思维，很容易在夜间状态下放松警惕。若使用人工操作的红外设备，往往会造成劳动强度的提升及诊断不及时等缺陷。技术方案方案概述为推动物联网、人工智能与安防的深度结合，实现“安防+互联网+机器人”，推动安防工程升级，广州高新兴机器人有限公司研发并在行业内首先实践运用巡逻机器人系统。通过巡逻机器人的建设，不论是恶劣天气，还是容易放松警惕的夜间，巡逻机器人都能坚守在安保的岗位上；在施工作业时，可作为移动式监控设备，实时监管、播报语音提示，规范施工流程；自动形成巡逻报告及归档，作为园区后续对于管理工作改进提供重要的数据支撑。机器人介绍机器人定义巡逻机器人是一款集成环境感知、动态决策、行为控制和报警装置，具备自主感知、自主行走、自主保护等能力，可帮助人类完成基础性、重复性、危险性的巡逻工作，推动安保服务升级，降低安保运营成本的多功能综合智能装备。机器人结构巡逻机器人结构图机器人监控系统机器人管理系统机器人管理系统，作为人机交互最重要的系统，在机器人执行任务的过程中，能够清晰的反映机器人的运行状态，为了保证机器人能够更好的反映实际业务功能，监控中心系统功能包括路线规划、实时视频查看、传感数据查看、告警信息查看、机器人运行地图查看、云台预置位设置、机器人运行状态查看及设置、云台控制、底盘控制、一键充电、语音对讲、灯光控制、音量设置、声音监听、一键到达设置、录像回放、报表查看等功能，具体功能如下：路线规划在巡逻区域地图上规划智能机器人的运动路线，在园区内可以设置多条巡逻路线，可以按时间分路线进行巡逻，路线规划中在需要停留的点位或转弯的地方设置巡逻点，保证机器人能够按照线路进行自动巡逻，路线绘制界面如下图所示：实时视频查看实时呈现机器人采集的视频画面。实时视频监控界面如下图所示热成像查看查看机器人上送的热成像画面及温度数据。热成像界面如下图所示：传感数据查看传感数据包括温湿度数据、光线检测数据、人脸识别数据等相关数据。传感数据查看界面如下图所示：告警信息查看呈现机器人经过分析后的数据，包括温湿度过高告警、光线过低告警、陌生人告警及机器人自身的告警信息。告警信息界面如下图所示：机器人运行地图查看机器人运行过程中会在地图上呈现智能机器人运行的实时位置信息，便于了解智能机器人所在的位置。智能机器人地图界面如下图所示：云台预置位设置设置机器人到达每个点位的云台需要对准的位置。云台预置位界面图下图所示：机器人运行状态查看及设置机器人运行状态包括自动巡逻、定点值守、充电三种状态，可以进行手动切换状态。机器人运行状态如下图所示：云台控制可以对机器人云台进行前后360度旋转、上下120度控制。云台控制界面如下图所示：底盘控制可以控制机器人前进、后退、向左、向右运动。底盘控制界面图下图所示自动充电与一键充电手动控制机器人返回充电点进行充电。参考界面如下：语音对讲向机器人发送语音功能。参考界面如下图所示：灯光控制及音量控制能够控制机器人的补光灯打开和关闭及设置机器人端语音播报功能的音量大小功能，参考界面如下：声音监听打开后可以听到机器人端采集到的声音。声音监听如下图所示：一键到达设置在地图上选择一个点位要求机器人自动到达该点位的功能。机器人根据当前位置和目标点位置，自动规划最优路径，当路机器人行进过程中遇到有障碍物时，会自动绕开障碍物。录像回放对机器人采集的视频录像进行回放，可以按日期、时间段进行筛选录像。录像回放界面图下图所示：报表查看系统提供历史录像、巡逻报告、巡逻报表、值守报表、值守报告、历史告警数据查询报表功能。报表界面如下图所示机器人管理在管理系统中可增删查改机器人及机器人的名称，便于识别和管理机器人，机器人需要与机房进行绑定和解绑操作。机器人管理界面如下：路线规划在巡逻区域地图上规划智能机器人的运动路线，在机房内可以设置多条巡逻路线，可以按时间分路线进行巡逻，路线规划中在需要停留的点位或转弯的地方设置巡逻点，保证机器人能够按照线路进行自动巡逻，路线绘制界面如下图所示：预设动作配置智能机器人可设置巡逻点的各种动作，包括抓拍、测温、播报等。告警配置针对机器人的视频、环境量数据或自身的告警进行阀值配置和告警时间段，如晚上遇到人员时进行报警，温度高于多少时进行报警等参数设置，当机器人实时数据检测到超过阀值时自动报警。录像配置配置机器人的录像时段，配置完成后机器人会自动进行录像。录巡逻计划配置配置机器人的作业任务，如晚上8点到早上8点，按某一路线进行每隔半个小时巡逻一次的巡逻作业任务，配置完成后机器人会依据作业任务进行自动巡逻。值守计划配置配置机器人的定点值守作业任务，如晚上8点到早上8点，机器人在某一点位进行值守，配置完成后机器人会依据作业任务进行到达该点位进行值守。移动客户端系统移动客户端系统主要实现机器人移动终端基础配置及功能展示，移动客户端支持安卓、苹果手机商城APP下载，移动客户端能够包括基础配置功能及实时监控功能，基础配置功能包括地图扫描、巡逻任务制定等配置功能，实时监控功能包括实时视频展示、实时数据展示、远程控制、远程对讲、告警查看、巡逻报告查看等功能，满足管理人员通过移动客户端进行监控的目的，提升事件处理效率，具体功能如下：地图管理机器人利用自主研发的激光导航控制系统，收集点云信息绘制详细的场景二维轮廓地图，控制系统刷新率高达15HZ，能够在地图变化在30%以内的时实现精确定位和导航应用，实现巡逻范围的地图扫描，绘制成巡逻的区域和位置判断的依据，满足后续机器人正常巡逻的区域范围，地图扫描结果如下图所示：在实现精确定位和导航基础上，基于激光导航特性，实现以下几个功能：地图自动绘制功能初次运行时，通过人工遥控机器人围绕场景行走，激光导航系统，可以根据激光雷达反馈的点云信息，创建轮廓地图。该地图可以用于机器人巡逻时的实时监控地图。固定线路导航功能可以通过在创建的地图上，手动设定多个巡逻路线，每个路线之间能流畅切换，切换后，机器人能以最近的线路到达另外一条路线巡逻。巡逻路线上可任意设定指定点位，巡逻到指定点,可停下，并按预设角度进行转动。任意地点导航功能在地图上手动选定机器人需要到达的点位后，机器人能暂停原先巡逻路线而快速走到该点位。线路障碍自动绕行功能在线路上巡逻时可设置为遇到障碍物停止巡逻，在障碍物离开后，继续巡逻模式；在紧急赶往某个地点时，可设置为自动绕过行进路线总发现的障碍物，以便快速到达位置。虚拟墙功能对于某些会给机器人本体，或者一些敏感位置，可以设置虚拟墙，比如楼梯口、易碎用品区等，这些位置相对来说对于机器人来说都是比较危险的区域，通过在地图上将危险区域通过划线方式设置虚拟墙以后，机器人在实际场景中行走到这些危险区域时，会自动绕过去，即便开启自动绕障碍功能，也不会进入这些区域。视频展示通过移动客户端实现智能机器人的视频查看，快速了解现场情况，视频画面如下图所示：远程控制通过移动客户端能够对智能机器人进行运动控制以及机器人的摄像机进行转向、视频放大缩小控制，满足远程查看现场情况的要求，远程控制界面如下图所示：远程对讲通过在APP上的对讲按钮能够实现与机器人进行远程的语音交流或远程喊话，满足语音的远程对讲要求。告警查看APP系统能够对系统中各种告警信息，实现快速了解报警情况，达到及时处理的目的，告警查看界面如下图所示：巡逻报告查看机器人每次巡逻完成后会自动生成巡逻报告，可通过APP进行巡逻报告查看，了解每次巡逻的过程，巡逻报告如下图所示：基本功能路径规划机器人能够自主规划行进线路，按照线路可以实现以时间和任务为周期的实时任务自主巡逻。同时支持在巡逻机器人系统的管理后台以及手持终端绘制线路，规划路径。实时定位机器人具备通过GPS/北斗卫星定位、激光雷达等技术构建的环境中自主定位的能力，能够实时在移动的过程中刷新自己的空间位置，能够实时同步在后台显示，让指挥系统以及巡逻机器人系统本体能够知道自己的环境中的构建位置，空间状态。自主巡逻在设置完巡逻计划后，可24小时自动执行巡逻任务，支持巡逻路线、巡逻点位、点位动作、巡逻计划的自由配置。定点值守可设置某个时间段值守某个点位，在该点位做什么动作（动作包括：朝向、环形巡视、预制位、拍照、播报、频次）。实时音视频回传机器人系统能够实时将前端机器人上送的视频码流（含可见光视频及红外热成像视频）进行处理，处理时间不超过0.3秒，并将视频数据转发到后台服务、数据存储服务、人脸识别服务中进行处理或存储，并且能够快速将前端机器人收集的语音数据进行实时处理，并将处理后的语音数据转发到监控中心、手机或平板端、数据存储服务中进行呈现或存储。温湿度监测机器人自身安装有温湿度传感器，可感应自身周边环境的温湿度信息，监控园区温度、湿度等气象信息，发现异常实时上传信息给后台以及通知相关人员。语音对讲机器人巡逻过程中发现异常情况，相关人员可操控终端远程喊话，用于传达门岗人员的语音信息给现场，同时可接收现场的返回的声音，实现双向语音对讲。人脸识别机器人具备人脸识别功能，对视频画面内的人脸进行抓拍并实现多路并发比对，能够根据比对结果触发响应机制，实现人脸布防控制。车牌识别具备车牌识别功能，对主路视频画面符合要求的车牌实现准确识别并输出识别结果于巡逻机器人系统客户端呈现。红外热成像测温搭载红外热成像仪，具有人体识别技术，触发报警上传后台能实时发出报警提示，显示报警画面和报警位置。报警功能支持与安防平台对接。人体检测机器人在巡逻过程中夜间巡视、发现生人及时报警并发送信息给相关人员上传系统（刷卡后解除警报），此外也可根据需求定制选配红外热成像仪进行识别人体，发现人状的热力图即可产生报警。能够实时检测人体信息，根据配置的规则进行分析，如白天检测可见光的视频人体，晚上检测红外热成像视频的人体，当检测到人体后进行报警处理，防止外来人员闯入。动静融合机器人在每个点位可自动将关联附近的固定摄像机，后台可显示机器人视角视频和该位置固定摄像机视角视频。异常告警在系统巡航过程中，如发现目标设备温度异常自动报警，报警信息有文字信息和声音信息，提示运行人员具体的报警位置状况信息，以便跟踪故障点，确认告警情况并排除故障。语音播报巡逻机器人可通过配置实现巡逻过程中自动语音播报，提醒或宣传相关内容，可在不同的时段播报不同的内容，支持手动输入文字配置或导入音频文件；根据设置的语音播报文件提供给前端的机器人进行播报服务，如在巡逻过程以及需要定点播报的场景中提供播报内容，实现机器人的播报，播报内容可以设置规则，可以设置固定时间段进行一次播报、间隔播报，或者设置不同的时间段播报不同的内容，如巡逻时播报巡逻的内容。自主充电机器人的电量告警阈值和充电阈值可以根据实际现场场地大小设置，场地越大阈值就调高一些，小的话可以适当调低。设置完成后，机器人运行过程中当电量到达设定值，机器人会自主规划最佳路线返回充电桩进行充电。技术参数序号分类项目技术参数1基本规格整体尺寸约918*661*1277mm(可升高到1800mm)2重量≈130kg3行走装置轮式减震底盘4主要材质304不锈钢/合金钢板/铝5防护等级IP556底盘参数减震系统左右独立*8减震7最大越障50mm8最大跨越60mm9最大爬坡>15°10转弯半径原地360度掉头11最大涉水深度100mm12最大速度≥5km/h13运行环境环境温度范围-20℃～+55℃14环境相对湿度5%～95%（无冷凝水）15储运环境温度−20℃～+55℃16外壳表面防护涂层或防腐设计17双臂云台水平转动范围0°~360°18垂直转动范围（-90°）~90°19水平转动速度0°~100°20垂直转动速度0°~60°21图像可见光成像机芯模组成像器件:1/3inch逐行扫描200万像素CMOS图像传感器22焦距范围：5.2~104mm，20倍光学变倍23自动聚焦24光圈范围：F1.5~F3.025快门范围：1/6~1/8000s26最低照度:0.025lux(F1.5，AGCON，彩色)\0.0025lux(F1.5，AGCON，黑白)27自动红外滤片切换彩转黑28全景摄像机镜头角度：大于110°29分辨率：1080P30人体检测能力20米内检测准确率≥95%31人脸识别能力10米内识别准确率≥95%32动力系统电池配置锂电池，48V40AH33充电功率最高1000W充电功率，充电时间取决于电池容量。34续航时长≥8小时35值守时长≥12小时36导航系统导航方式采用激光SLAM导航，深度摄像机辅助导航方式37定位精度±5cm38通讯系统WIFI适应900M、5.8G双频mesh、AP+AC、3G、4G、5G等多种网络39外部接口100M以太网、RS232/485、CAN、信号量/开关量接口均可定制接入40其它配件防水麦克风频率20~20kHz，动态范围20~110dB，采集距离不低于10m41扬声器10-20W42补光灯补光作用43警示灯、反光条机器上有警示灯和反光带44按钮紧急按钮45超声传感器前向避障，感应范围:10cm-200cm46温湿度传感器实时采集环境信息47远程遥控方式遥控方式支持监控中心客户端、专用平板、手机客户端、蓝牙手柄对机器人的远程控制48手机客户端手机操作系统支持安卓、苹果手机客户端，苹果客户端可在苹果商城APP下载业务应用安保巡逻传统的园区工作巡逻，是通过安保人员来执行，一定程度上保证了园区的安全生产，但仍有许多难点，如值班人员自觉性、巡视报告的真实性、恶劣天气难以出勤等问题。由于人的惰性和思维惯性，设备的巡逻到位率、工作质量都无法得到有效保证。如果巡逻不到位，对事故的预防及排查无法提供及时有效的参考资料，还会导致事故发生时无法确认责任人、无法追溯，给园区的管理和运营带来不必要的麻烦。另外，部分园区可能还需要夜间巡逻，往往还会给工作人员造成劳动强度提升或者问题诊断不及时的情况。通过机器人在园区内代替人工进行夜间巡逻，实现巡逻时的实时视频采集、声音采集、安全巡逻、生成巡逻报告，让监控中心人员随时掌控园区安全情况。机器人可根据设定的路线、时间段进行自动巡逻，在巡逻过程中自动记录巡逻数据，遇到障碍物能够自动避开并选择最佳路径继续完成巡逻，巡逻过程中发现的异常情况会自动报警，在巡逻过程中，如果遇到异常情况如环境温湿度异常、人员入侵时，机器人会及时报警并上送数据到监控后台。每次巡逻完成后，会对巡逻过程中的发生的异常告警进行汇总，通过报表形式进行呈现，通知工作人员对告警进行处理，确保故障隐患被及时处理。作业监控园区在外来人员施工期间，由于外来人员的不确定性，作业规范性及工程完成质量难以把控，往往需要指定工作人员专人专职在现场监督工作，造成额外的劳动强度的同时还会影响现有工作进度，当事件发生时，往往没有足够的客观的数据样本来支撑事件的分析和处理，还容易出现互相推诿的现象。通过定点值守可以使机器人到达指定位置，执行警戒或者监管任务。如园区施工期间期间，施工质量及外来人员难以把控，可通过后台设置值守计划，当到达计划时间，机器人自动赶往该值守地点，执行相关任务并播报语音提醒，值守完成后，自动返回，并且整个值守过程都有相关的音视频记录可查。人员管控利用机器人的人脸识别技术实现人员信息进行采集、比对，发现进入园区的陌生人员，发现陌生人员进行及时报警，有效提升园区的安全等级、降低安保人员的工作量。车辆管控通过机器人巡逻对车辆停放情况进行检测，对停车区域的车辆进行识别记录、对不该停车区域的违停车辆进行报警、对