[发明专利]一种基于触觉感知的双目视觉环境探测系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于触觉感知的双目视觉环境探测系统和方法，所述系统至少包括用于考古发掘的机器人主体，所述机器人主体包括摄像装置、触觉传感器和处理器，所述处理器被配置为：基于所述摄像装置采集的至少两个存在视差值的视觉图像来划分彼此邻接的统计特性丢失区域以形成所述机器人主体行走的曲线路径，将与所述曲线路径相关的由所述触觉传感器采集的触觉信息与先验信息关联，生成物体表面统计特征点集合，从而补偿所述统计特性丢失区域的特征以提取图像边缘特征点。

技术领域

本发明属于考古发掘领域，涉及一种环境感知系统，尤其涉及一种基于触觉感知的双目视觉环境探测系统及方法。

背景技术

目前，我国有大量的古建筑未被发掘，尤其是处于险恶环境下的古建筑。例如，处于地下的墓葬类古建筑，由于长期处于封闭状态，古建筑的室内形成了独特的生态环境。尸体和其他物质日渐腐败朽烂，古建筑内的氧气消耗殆尽，同时各种有害气体，例如二氧化碳、硫化氢、二氧化硫以及甲烷等充斥在古建筑内。一些墓葬类的古建筑还有可能存在汞蒸汽，而且地下阴暗潮湿的环境也会滋生微生物。如果在正式发掘古建筑前能预先探查古建筑内的密闭环境，判断发掘价值，采取必要的措施，就能规避考古人员进入古建筑的风险。而且古建筑是非再生资源，在没有充足的预探测数据资料的前提下决定发掘是武断和盲目的。因此，需要采用机器人或者其他探测设备进入古建筑进行考古发掘。

例如，公开号为CN101436038B的中国专利文献公开了一种考古发掘现场智能探测系统，由机器人和远程控制端两个主体组成，两主体间由电缆连接提供机器人电力，并完成图像、传感器数据及机器人控制指令的传输，机器人部分为单片机控制系统，包含视频采集功能和环境数据采集功能，机器人部分结构上依功能主要包括摄像云台及采集控制筒两部分。机器人集成视频采集及气体传感等环境检测功能模块，采取分体小尺寸模块化设计，可简便拆装成两种外形适用不同形式的封闭空间式发掘现场。但是，该专利提供的探测系统，没有考虑到我国地下古建筑结构复杂，部分地形机器人无法通过的问题，例如没有考虑到在需要攀爬、崎岖或松软地形的环境下，机器人如何通过的问题。

例如，公开号为CN202264836U的中国专利文献公开了一种自适应地面行走及转向的足型机器人机构，其特征是：包括机架、驱动装置、角度输出杆、后足、两侧连杆、前足，前足通过两侧连杆连接后足，驱动装置连接角度输出杆，角度输出杆连接后足，驱动装置和前足均安装在机架上。本实用新型通过机械结构的优化设计，减少了大量的控制环节，减少能耗且能够更加协调的实现自适应地面及行走、转弯功能，且可靠性、稳定性更高；且由于控制装置可以模块化，故可以大大降低机器人的成本。可以较好的应用于足形机器人，自适应地面机器人；也可以用于科学探测、工业、考古勘探、医疗设备等领域。但是，该专利文献公开的机器人机构其驱动装置安装在机架上，前足关节自由度有限、关节灵活性不足，而且由于没有精确的环境感知方法来提供路径规划，从而不具备越障能力，面对复杂环境地形通过能力有限。

六足机器人与其他轮式机器人相比具有较强的地形适应能力和良好运动稳定性，在军事侦察、抢险救灾、星际探索、反恐爆破、考古探测等多个领域都开始展现其作用。但是，六足机器人应用地震、泥石流、滑坡、核污染、生物辐射、考古发掘等非结构化环境地形的探测及搜救工作，需要精确的环境感知与灵活的步行策略来提高六足机器人对地形变化的自适应能力和保持躯干的高稳定性。