智能機器人技術 — 安保、巡邏、處置類警用機器人研究實踐

前言
第1章智能機器人關鍵技術1
1 .1機器人環境建模技術1
1 .1 .1基於SLAM的環境建模1
1 .1 .2基於二維激光雷達的環境建模3
1 .1 .3基於三維激光雷達的環境建模9
1 .2自主導航定位技術29
1 .2 .1基於激光地圖的長期視覺-慣性定位29
1 .2 .2基於點、線特徵的視覺定位35
1 .2 . 3基於拓撲局部尺度地圖的定位41
1 .2 .4機器人可行域檢測45
1 .2 .5面向智能巡航的多傳感器複合導航47
1 .3機器人自主移動與作業技術51
1 .3 .1機器人自主移動技術51
1 .3 .2機器人自主作業技術58
1 .4動態自組網技術62
1 .4 .1異構無線傳感器網絡63
1 .4 .2節點動態路由及協議64
1 .4 .3自組網節點研製及實驗研究66

第2章智能機器人實戰應用技術72
2 .1基於深度學習的欠分辨率圖像理解技術72
2 .1 .1圖像理解技術概述72
2 .1 .2危險品比對數據庫73
2 .1 .3基於深度學習的數據分類77
2 .1 .4基於深度學習的目標檢測84
2 .2基於全息感知融合的警用機器人偵查技術91
2 .2 .1智能機器人偵查技術概述91
2 .2 .2全息感知技術94
2 .3基於類腦神經網絡的視頻數據處理技術99
2 .3 .1視圖處理模型99
2 .3 .2描述內容處理模型104
2 .3 .3類不均衡應用的數據挖掘105
2 .4危險評估模型的現場處置在線分類和目標定位技術111
2 .4 .1危險目標多尺度特徵提取111
2 .4 .2基於危險評估模型的態勢感知與估計114
2 .4 .3關鍵技術研究與實現116

第3章安保機器人關鍵技術124
3 .1卡口安保機器人爆炸物自動檢測技術124
3 .1 .1機器人爆炸物自動檢測系統組成124
3 .1 .2機器人爆炸物自動檢測子系統機械設計126
3  .1 .3基於ROS的軟件設計128
3 .2人體特徵檢測——語音識別技術132
3 .2 .1語音識別系統132
3 .2 .2語音識別實驗134
3 .3卡口安保機器人通信技術135
3 .4道口綜合檢查機器人系統設計136
3 .4 .1系統工作場景設計136
3 .4 .2系統工作流程設計136
3 .4 .3系統硬件架構設計137
3 .4 .4系統軟件架構設計138
3 .5道口綜合檢查機器人關鍵技術及其理論研究138
3 .5 .1基於深度學習的目標識別138
3 .5 .2目標準確定位算法140
3 .5 .3基於Octree的障礙物建模與避碰140
3 .5 .4基於機器視覺的機械臂運動規劃141
3 .6道口綜合檢查機器人系統平臺142
3 .6 .1基於深度學習的目標檢測器142
3 .6 .2基於視覺伺服的機器人運動控制系統142
3 .6 .3道口檢查機器人系統144
3 .6 .4車輛多元特徵識別率測試144
3 .7動態環境下人車物多元特徵取證技術145
3 .7 .1面向人員的多要素動態採集技術145
3 .7 .2面向車輛的多元特徵取證技術160
3 .8人機協同的目標跟蹤與主動防控技術161
3 .8 .1人機協同的主動圍捕路徑規劃技術161
3 .8 .2人機協同的目標跟蹤與主動防控實驗163

第4章巡邏機器人關鍵技術169
4 .1室外多路況巡邏機器人設計實現169
4 .1 .1室外多路況巡邏機器人平臺總體設計169
4 .1 .2室外多路況巡邏機器人定位與導航技術174
4 .1 .3室外多路況巡邏機器人後臺系統設計182
4 .1 .4基於多傳感信息融合的典型警情識別技術188
4 .2具有靈活操作能力的室內巡邏機器人平臺研製194
4 .2 .1室內巡邏機器人移動平臺與自主定位194
4 .2 .2室內巡邏機器人手眼系統的系統設計與集成196
4 .3基於虛擬現實的智能巡視系統研製199
4 .3  .1基於虛擬現實的在線巡視系統集成199
4 .3 .2遠程監控系統的總體方案設計201
4 .3 .3遠程監控系統的虛擬現實模塊設計203
4 .3 .4遠程監控系統的匹配註冊模塊設計211

第5章處置機器人關鍵技術214
5 .1腿足式多運動模態警用移動機器人設計214
5 .1 .1全肘式四足移動平臺結構設計214
5 .1 .2電動力四足平臺控制系統設計220
5 .1 .3機器人柔順控制技術225
5 .1 .4機器人攀爬步態規劃233
5 .2應急處置移動平臺研究238
5 .2 .1履帶式移動平臺238
5 .2 .2輪足式移動平臺240
5 .3處置機械臂設計249
5 .3 .1七軸機械臂的設計249
5 .3 .2液壓驅動操作臂設計257
5 .4處置機器人人機協作技術260
5 .4 .1機器人環境感知與自主跟隨技術260
5 .4 .2基於激光掃描儀的環境感知與自主跟隨260
5 .4 .3基於視覺傳感器的機器人跟隨技術263

第6章警用機器人指揮控制技術268
6 .1警用機器人需求與設計268
6 .1 .1警用機器人定義分類268
6 .1  .2警用機器人實戰需求269
6 .1 .3警用機器人設計要求270
6 .1 .4警用機器人功能需求271
6 .2警用機器人通信安全技術280
6 .2 .1警用機器人系統基本架構280
6 .2 .2警用機器人通信方式281
6 .2 .3警用機器人通信安全286
6 .2 .4機器人平臺的安全架構287
6 .3警用機器人平臺技術295
6 .3 .1平臺概述295
6 .3 .2設計原則295
6 .3 .3平臺架構296
6 .3 .4平臺功能301
6 .3 .5平臺接口302
6 .3 .6平臺容錯系統305
6 .3 .7業務應用307
6  .4警務知識圖譜技術研究316
6 .4 .1警務知識圖譜理論316
6 .4 .2警務知識圖譜構建方法317
6 .4 .3知識圖譜本體設計321
6 .4 .4機器人工作模式與圖譜應用323

參考文獻325