一种基于毫米波雷达的巡检机器人及其控制方法

本发明涉及毫米波雷达和电子控制，特别涉及一种基于毫米波雷达的巡检机器人及其控制方法。

背景技术：

1、随着自然语言处理技术的飞速发展，检索机器人逐渐成为日常生活中运用到的新兴技术，辅助人们生活中的工作和任务。

2、毫米波是一项可用于检测物体并提供物体的距离、速度和角度信息的传感技术。毫米波雷达技术是一种使用毫米波频段的雷达技术，其工作频率通常在30ghz到300ghz之间。毫米波雷达可以提供高分辨率的图像和精确的测量结果，因此在一些需要精密数据的领域，毫米波雷达可以发挥巨大的作用。

3、中国发明专利cn116577768b公开了一种基于毫米波雷达的安检场景活体检测装置，包括检测装置本体和上位机，检测装置本体包括屏蔽箱和安检传送带，安检传送带的作用为传输被检测目标物体穿过屏蔽箱，屏蔽箱内设毫米波雷达设备，向被检测目标物体发射毫米波雷达信号，接收反射信号，并与发射毫米波雷达信号混频处理为雷达目标回波，并且通过有线或无线方式传输给上位机，根据接收到的雷达目标回波进行处理，实现对被检测目标物体是否存在活体进行检测。但是，该检测装置为专用于安检的静态检测装置， 无法实施对目标物体的自主巡检，也无法运用于安检以外的大批量重复性检测或其他重要的场合。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是：提供一种基于毫米波雷达的巡检机器人及其控制方法，在无人传递的情况下，自主进行移动，准确检测出目标物体的活体。

2、本发明采用如下技术方案：一种基于毫米波雷达的巡检机器人，包括：车体、安装于车体底部的行走机构、搭载于车体上的控制与数据处理终端和检测机构，检测机构用于检测目标区域内货物中的活体，包括关节式机械臂与毫米波雷达；

3、关节式机械臂包括：控制总线、基座、臂体；毫米波雷达和摄像头安装于臂体末端；

4、控制与数据处理终端加载车体的预设移动路径，通过指令控制行走机构移动，车体按路径移动至第一检测位置后静止，毫米波雷达对覆盖到的检测区域进行活体检测，检测完成后，臂体通过改变姿态调整毫米波雷达位置，使得毫米波雷达覆盖的待检测区域与前一次检测区域不重叠，继续进行活体检测，直至第一检测位置所有货物检测完成；车体按预设路径移动至第二检测位置，重复调整臂体通过毫米波雷达进行活体检测流程，直至完成目标区域内所有货物的活体检测。

5、进一步地，车体内部包含能源装置和无线充电线圈，机器人闲置时自动前往充电桩处休眠储能，车体外壳还装有指示灯，用于提示机器人工作状态。

6、进一步地，行走机构包括两颗万向轮与两颗从动轮，共同完成机器人的移动；万向轮安装于车体的后侧，由控制与数据处理终端控制，进行移动和转向；从动轮安装于车体的前侧，用于加快机器人的运动速度。

7、进一步地，控制与数据处理终端内部包含移动控制系统与数据处理中枢，发布指令控制机器人完成移动及检测工作，并且对所得数据进行处理和选择。

8、进一步地， 毫米波雷达检测到目标区域内货物中的活体信号时检测暂停，摄像头对活体信号所在的嫌疑货物包裹拍照并记录货物的编号，通过控制与数据处理终端发出警报，和/或总控室发出报警信号；

9、摄像头还包括夜间模式，用于在低亮度环境下采集高分辨率图像。

10、进一步地，毫米波雷达安装于臂体末端的支架顶部，支架为多节伸缩管，连接并调整毫米波雷达的高低、方向和长短；臂体通过伸压伸缩管，结合旋转基座调节角度，进而调整毫米波雷达的高度，控制毫米波雷达的高度逐次上抬或下移，以列为单位对覆盖的对覆盖到的检测区域内货物进行活体检测，当前列检测完成后，机器人前进至下一位置，开始下一列的检测，直到覆盖整个目标区域内所有货架。

11、进一步地，毫米波雷达为调频连续波雷达，包括但不限于单个毫米波雷达；

12、基于毫米波波长特征，利用毫米波散射对目标形状的敏感特性，对目标进行识别；毫米波雷达中还包括高增益毫米波天线，用于穿透包裹，识别活体小型生物的运动特征，从雷达中频信号提取生命体征信号，通过深度学习及自动识别，判断是否为检测目标。

13、进一步地，机器人还配有红外线系统，搭载于车体前方，用于检测机器人自动感应运行路径上的障碍物，通过数据处理终端控制机器人改变方向。

14、进一步地，机器人还包括远程连接模块及电池模块，对目标区域货物进行持续监测，远程连接模块连接控制与数据处理终端，通过无线或蓝牙连接总控室，通过总控室进行机器人的远程控制及升级和改造。

15、本发明技术方案还提供了一种基于毫米波雷达的巡检机器人的控制方法，包括如下步骤：

16、s1、确定待检测区域内目标货物，工作人员预设机器人开始工作时间，根据库房待检货架分布规划机器人移动路径，并在控制与数据处理终端中完成机器人位置初始化，达到开始工作时间时，开始工作时间自动控制巡检机器人开始工作；

17、s2、机器人由起点位置按规划路径移动至第一检测位置，进行雷达方向初始化，臂体进行伸压与角度调整，使毫米波雷达的移动局限在一条贴近货架的竖直线上，毫米波雷达依次对货架一列进行活体检测；

18、s3、毫米波雷达检测到目标货物中有疑似活体信号时，检测暂停，拍照记录包裹图像及网格坐标，摄像头对活体信号所在的嫌疑货物包裹拍照并记录货物的编号，并通过控制与数据处理终端发出警报，向总控室发出报警信号；

19、s4、第一检测位置的货架完成检测后，机器人继续前进至第二检测位置，重复步骤s2至s3，完成第二检测位置货架内货物活体检测，如此反复，直至机器人完成所有待检测区域货架的检测，回到充电位置。

20、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

21、1、本发明巡检机器人将毫米波雷达安装在机器人支架顶部，支架呈四折状，通过具有伸缩性的波纹管调整毫米波雷达的高低、方向和长短，进而更加灵活地控制毫米波雷达，使得巡检机器人全方位地进行检索。

22、2、本发明巡检机器人利用毫米波波长与小型活体可比拟的特征，对活体进行检测。利用毫米波散射对目标形状的细节敏感的特性，提高多目标分辨对目标识别的能力与成像质量，提高活体检测识别成功率；通过高增益毫米波天线设计，更好的穿透包裹检测到活体目标；通过毫米波雷达的高分辨能力，识别活体小型生物的运动等活体特征；通过从雷达中频信号中提取生命体征信号，进而通过深度学习自动识别技术，对比加以分析判断是否为检测目标。

23、3、本发明巡检机器人支持远程操作，无需人员到场，提高了设备的使用便利性和适用范围，具备较高的可持续性，能够对监测对象进行持续的监测，提供更多的数据样本用于分析和决策。 且机器人配有红外线系统，遇到障碍物时能自动感应并改变方向，后侧装有两个万向轮，能实现机器人全方位地运动，前侧装有两个定向轮，加快机器人运动速度。

24、4、本发明巡检机器人的控制方法可以应用在夜间环境，噪音较小，活体在夜间更活跃。巡检机器人能够自主进行长时间的检测，通过提取信号和拍摄照片来有效减少震动等干扰信号对检测结果的影响，减少人为操作带来的误差，并且能够在非工作时间进行检测，从而提高检测效率；且具有良好的扩展性，可以根据需求进行定制和扩展，通过不同的模块的配置，适应不同的场景和需求，同时方便用户进行升级和改造，提升设备的功能和适用范围。