(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(10)申請公布號CN120255529A(21)申請?zhí)?02510733667.0(22)申請日2025.06.04G01D21/02(2006.01)(71)申請人北京陸航翼龍智能科技有限公司地址100191北京市海淀區(qū)知春路17號商業(yè)、車庫二層038(72)發(fā)明人牟宏磊蒙洋王爍石劉晶晶田磊孫振江(74)專利代理機(jī)構(gòu)北京宏鐸知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司34250(54)發(fā)明名稱(57)摘要本申請?zhí)峁┮环N基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法和系統(tǒng)，其中，該方法包括：巡檢機(jī)器人通過實時獲取氣體泄漏源的湍流數(shù)據(jù)、氣象站風(fēng)向數(shù)據(jù)及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)，將氣體與風(fēng)向數(shù)據(jù)經(jīng)多層卷積處理生成高精度氣體擴(kuò)散預(yù)測圖，同時從反射數(shù)據(jù)中提取透明障礙物光學(xué)輪廓和非結(jié)構(gòu)化障礙物幾何參數(shù)，建立與氣體擴(kuò)散圖的三維空間映射關(guān)系。基于該映射關(guān)系和預(yù)設(shè)任務(wù)優(yōu)先級，動態(tài)生成路徑控制參數(shù)，優(yōu)化全局路徑節(jié)點(diǎn)分布，使機(jī)器人路徑實時適應(yīng)氣體濃度突變與障礙物移動的復(fù)合風(fēng)險環(huán)境。本申請?zhí)嵘谘矙z機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化21.一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，其特征在于，包括：在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)；將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系；根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，包括：基于所述三維空間映射關(guān)系，確定所述透明障礙物的光學(xué)輪廓對所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中的氣體擴(kuò)散方向矢量的遮蔽影響系數(shù)，并計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)對所述全局路徑的干擾強(qiáng)度；將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件進(jìn)行加權(quán)疊加，以生成氣體與障礙物的耦合風(fēng)險場，并根據(jù)所述耦合風(fēng)險場的綜合風(fēng)險值分布，將目標(biāo)區(qū)域劃分為不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元；根據(jù)所述不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元，對所述全局路徑的初始節(jié)點(diǎn)序列進(jìn)行動基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位移速率的反向關(guān)根據(jù)修正后的節(jié)點(diǎn)間距與修正后的連接方向，生成用于控制巡檢機(jī)器人移動方向與速度的路徑控制參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件進(jìn)行加權(quán)疊加，以生成氣體與障礙物的耦合風(fēng)險場，包括：基于所述遮蔽影響系數(shù)中氣體擴(kuò)散方向矢量的偏轉(zhuǎn)角度范圍，確定所述透明障礙物對氣體擴(kuò)散的遮擋強(qiáng)度；基于所述干擾強(qiáng)度中非結(jié)構(gòu)化障礙物的位移方向與所述全局路徑的夾角范圍，計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物移動對路徑的阻擋強(qiáng)度；根據(jù)預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件中泄漏源危險等級與障礙物移動速度的對應(yīng)關(guān)系，為所述遮擋強(qiáng)度分配氣體風(fēng)險權(quán)重，為所述阻擋強(qiáng)度分配障礙物風(fēng)險權(quán)重；將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，根據(jù)所有獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，生成耦合風(fēng)險場，所述第一乘積值是所述遮擋強(qiáng)度與所述氣體風(fēng)險權(quán)重的乘積值，所述第二乘積值是所述阻擋強(qiáng)度與所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的乘積值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述每個獨(dú)立區(qū)域單元內(nèi)包含氣體擴(kuò)散方向矢量的偏轉(zhuǎn)角度范圍值，及障礙物位移方向與全局路徑的夾角范圍值；3將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合對于每個獨(dú)立區(qū)域單元，根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度范圍值從所述遮擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的遮擋參數(shù)，并根據(jù)所述夾角范圍值從所述阻擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的阻擋參數(shù)；為每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)匹配所述氣體風(fēng)險權(quán)重的第一映射值，并為阻擋參數(shù)匹配所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的第二映射值；將每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)與第一映射值相乘生成第一乘積值，將阻擋參數(shù)與第二映射值相乘生成第二乘積值；對每個獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值和第二乘積值進(jìn)行逐單元累加，生成每個獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值；將相同風(fēng)險值的獨(dú)立區(qū)域單元按照空間連續(xù)性進(jìn)行區(qū)域合并，生成耦合風(fēng)險場。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位移速率的反向關(guān)聯(lián)性，迭代修正節(jié)點(diǎn)間距與連接方向，包括：針對所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中的每個當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度測量值和巡檢機(jī)器人相對于障礙物的位移速率測量值；根據(jù)預(yù)設(shè)的氣體濃度與間距調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第一調(diào)整量；根據(jù)預(yù)設(shè)的位移速率與方向調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第二調(diào)整量；根據(jù)第一調(diào)整參數(shù)對當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)的間距進(jìn)行修正，并根據(jù)第二調(diào)整量調(diào)整當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與下一節(jié)點(diǎn)的連接方向。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向?qū)⑺鰧崟r湍流數(shù)據(jù)中的氣體流速變化信息與所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)中的風(fēng)向角度變化信息按照時間窗口對齊，生成輸入數(shù)據(jù)組；將所述輸入數(shù)據(jù)組輸入至預(yù)先構(gòu)建好的多層卷積結(jié)構(gòu)，在多層卷積結(jié)構(gòu)的第一處理層中，從所述氣體流速變化信息中提取出第一氣體擴(kuò)散趨勢特征，并從所述風(fēng)向角度變化信息中提取出風(fēng)向引導(dǎo)特征；在第二處理層中，將所述第一氣體擴(kuò)散趨勢特征與所述風(fēng)向引導(dǎo)特征進(jìn)行特征融合，生成第二氣體擴(kuò)散趨勢特征；在第三處理層中，基于所述第二氣體擴(kuò)散趨勢特征，預(yù)測未來時間窗口內(nèi)氣體擴(kuò)散的對所述初始擴(kuò)散預(yù)測圖進(jìn)行平滑修正，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系，包括：將所述光學(xué)輪廓邊界與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體濃度梯度方向進(jìn)行匹配；將所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體流速進(jìn)行關(guān)聯(lián)；基于匹配結(jié)果和關(guān)聯(lián)結(jié)果，構(gòu)建三維空間映射關(guān)系。8.一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：獲取模塊，用于在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源4的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)；第一生成模塊，用于將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖；提取模塊，用于從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系；第二生成模塊，用于根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。9.一種計算設(shè)備，其特征在于，包括處理組件以及存儲組件；所述存儲組件存儲一個或多個計算機(jī)指令；所述一個或多個計算機(jī)指令用以被所述處理組件調(diào)用執(zhí)行，實現(xiàn)如權(quán)利要求1~7任一項所述的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法。10.一種計算機(jī)存儲介質(zhì)，其特征在于，存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被計算機(jī)執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1~7任一項所述的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法。5技術(shù)領(lǐng)域[0001]本申請涉及動態(tài)避障技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法和系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002]在化工廠、石油儲罐區(qū)等危險環(huán)境中，巡檢機(jī)器人需要實時感知?dú)怏w泄漏擴(kuò)散趨勢與動態(tài)障礙物分布，并快速規(guī)劃安全路徑。這類場景要求機(jī)器人同時應(yīng)對氣體濃度突變、透明障礙物(如玻璃管道)遮擋以及非結(jié)構(gòu)化障礙物(如移動設(shè)備)干擾的復(fù)合風(fēng)險，確保巡檢過程的安全性與效率。[0003]當(dāng)前一種典型方案采用激光雷達(dá)與氣體傳感器的多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，通過激光雷達(dá)掃描獲取障礙物三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，結(jié)合氣體傳感器檢測局部濃度，基于靜態(tài)風(fēng)險評估模型規(guī)劃全局路徑。該方案通過預(yù)設(shè)的氣體濃度閾值觸發(fā)避障行為，并利用點(diǎn)云匹配算法更新障礙物位置信息。[0004]該方案依賴靜態(tài)風(fēng)險評估模型，難以適應(yīng)氣體擴(kuò)散趨勢的動態(tài)變化，尤其在風(fēng)向突變時路徑規(guī)劃滯后明顯；激光雷達(dá)對透明障礙物的檢測存在盲區(qū)，導(dǎo)致氣體擴(kuò)散路徑遮擋風(fēng)險被低估；多模態(tài)數(shù)據(jù)獨(dú)立處理，缺乏氣體擴(kuò)散與障礙物空間影響的協(xié)同分析，路徑優(yōu)化局部性較強(qiáng)。發(fā)明內(nèi)容[0005]本申請?zhí)峁┮环N基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜危險環(huán)境下巡檢機(jī)器人路徑的動態(tài)避障精度低與安全響應(yīng)速度慢的問題。[0006]第一方面，本申請?zhí)峁┮环N基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，包括：在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)；將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖；從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系；根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。[0007]可選地，所述根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑基于所述三維空間映射關(guān)系，確定所述透明障礙物的光學(xué)輪廓對所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中的氣體擴(kuò)散方向矢量的遮蔽影響系數(shù)，并計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何6參數(shù)對所述全局路徑的干擾強(qiáng)度；將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件進(jìn)行加權(quán)疊加，以生成氣體與障礙物的耦合風(fēng)險場，并根據(jù)所述耦合風(fēng)險場的綜合風(fēng)險值分布，將目標(biāo)區(qū)域劃分為不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元；根據(jù)所述不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元，對所述全局路徑的初始節(jié)點(diǎn)序列進(jìn)基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位移速率的反向關(guān)聯(lián)性，迭代修正節(jié)點(diǎn)間距與連接方向；根據(jù)修正后的節(jié)點(diǎn)間距與修正后的連接方向，生成用于控制巡檢機(jī)器人移動方向與速度的路徑控制參數(shù)。[0008]可選地，所述將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條基于所述遮蔽影響系數(shù)中氣體擴(kuò)散方向矢量的偏轉(zhuǎn)角度范圍，確定所述透明障礙物對氣體擴(kuò)散的遮擋強(qiáng)度；基于所述干擾強(qiáng)度中非結(jié)構(gòu)化障礙物的位移方向與所述全局路徑的夾角范圍，計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物移動對路徑的阻擋強(qiáng)度；根據(jù)預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件中泄漏源危險等級與障礙物移動速度的對應(yīng)關(guān)系，為所述遮擋強(qiáng)度分配氣體風(fēng)險權(quán)重，為所述阻擋強(qiáng)度分配障礙物風(fēng)險權(quán)重；將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，根據(jù)所有獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，生成耦合風(fēng)險場，所述第一乘積值是所述遮擋強(qiáng)度與所述氣體風(fēng)險權(quán)重的乘積值，所述第二乘積值是所述阻擋強(qiáng)度與所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的乘積值。[0009]可選地，所述將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，根據(jù)所有獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，生成耦合風(fēng)險場，包括：對于每個獨(dú)立區(qū)域單元，根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度范圍值從所述遮擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的遮擋參數(shù)，并根據(jù)所述夾角范圍值從所述阻擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的阻擋參數(shù)；為每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)匹配所述氣體風(fēng)險權(quán)重的第一映射值，并為阻擋參數(shù)匹配所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的第二映射值；將每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)與第一映射值相乘生成第一乘積值，將阻擋參數(shù)與第二映射值相乘生成第二乘積值；對每個獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值和第二乘積值進(jìn)行逐單元累加，生成每個獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值；將相同風(fēng)險值的獨(dú)立區(qū)域單元按照空間連續(xù)性進(jìn)行區(qū)域合并，生成耦合風(fēng)險場。[0010]可選地，所述基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位針對所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中的每個當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度測量值和巡檢機(jī)器人相對于障礙物的位移速率測量值；根據(jù)預(yù)設(shè)的氣體濃度與間距調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第一調(diào)整量；根據(jù)預(yù)設(shè)的位移速率與方向調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第二調(diào)整量；7根據(jù)第一調(diào)整參數(shù)對當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)的間距進(jìn)行修正，并根據(jù)第二調(diào)整量調(diào)整當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與下一節(jié)點(diǎn)的連接方向。[0011]可選地，所述將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成將所述實時湍流數(shù)據(jù)中的氣體流速變化信息與所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)中的風(fēng)向角度變化信息按照時間窗口對齊，生成輸入數(shù)據(jù)組；將所述輸入數(shù)據(jù)組輸入至預(yù)先構(gòu)建好的多層卷積結(jié)構(gòu)，在多層卷積結(jié)構(gòu)的第一處理層中，從所述氣體流速變化信息中提取出第一氣體擴(kuò)散趨勢特征，并從所述風(fēng)向角度變化信息中提取出風(fēng)向引導(dǎo)特征；在第二處理層中，將所述第一氣體擴(kuò)散趨勢特征與所述風(fēng)向引導(dǎo)特征進(jìn)行特征融在第三處理層中，基于所述第二氣體擴(kuò)散趨勢特征，預(yù)測未來時間窗口內(nèi)氣體擴(kuò)散的濃度分布范圍，生成初始擴(kuò)散預(yù)測圖；對所述初始擴(kuò)散預(yù)測圖進(jìn)行平滑修正，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖。[0012]可選地，所述建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖將所述光學(xué)輪廓邊界與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體濃度梯度方向進(jìn)行匹配；將所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體流速進(jìn)行關(guān)基于匹配結(jié)果和關(guān)聯(lián)結(jié)果，構(gòu)建三維空間映射關(guān)系。[0013]第二方面，本申請?zhí)峁┮环N基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化系統(tǒng)，包括：獲取模塊，用于在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)；第一生成模塊，用于將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處提取模塊，用于從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系；第二生成模塊，用于根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。[0014]第三方面，本申請?zhí)峁┮环N計算設(shè)備，包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機(jī)程序，所述處理器被設(shè)置為運(yùn)行所述計算機(jī)程序以執(zhí)行第一方面任一所述的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法。[0015]第四方面，本申請?zhí)峁┮环N計算機(jī)存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序指令，所述計算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面中任意一項所述的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法。[0016]本申請中，提供了一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，該方法包括：在8巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)；將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖；從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系；根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。[0017]本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案具有以下有益效果：本申請通過多源傳感融合，實現(xiàn)對氣體泄漏動態(tài)、環(huán)境氣流變化及障礙物特征的全面感知，為風(fēng)險建模提供高時效性數(shù)據(jù)支撐；利用多層卷積處理捕捉氣體湍流與風(fēng)向的時空關(guān)聯(lián)特性，準(zhǔn)確預(yù)測泄漏氣體的擴(kuò)散趨勢與濃度分布；通過光學(xué)輪廓與幾何參數(shù)識別，解決透明障礙物檢測難題，構(gòu)建氣體-障礙物交互作用的空間量化模型；基于動態(tài)風(fēng)險耦合與任務(wù)優(yōu)先級，輸出兼顧安全避障與巡檢效率的最優(yōu)路徑節(jié)點(diǎn)序列，實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的自主決策。[0018]進(jìn)一步地，通過量化透明障礙物對氣體擴(kuò)散的遮蔽影響與非結(jié)構(gòu)化障礙物對路徑的干擾強(qiáng)度，結(jié)合任務(wù)優(yōu)先級生成耦合風(fēng)險場，并依據(jù)風(fēng)險等級動態(tài)篩選節(jié)點(diǎn)集；基于氣體濃度波動與障礙物位移的逆向關(guān)聯(lián)規(guī)則迭代優(yōu)化節(jié)點(diǎn)布局，最終生成實時適應(yīng)復(fù)合風(fēng)險的路徑控制參數(shù)。[0019]并且，該方案突破傳統(tǒng)靜態(tài)規(guī)劃的局限，使機(jī)器人在氣體泄漏與移動障礙物并存場景中，同步提升避障精準(zhǔn)度與路徑連貫性。[0020]本申請的這些方面或其他方面在以下實施例的描述中會更加簡明易懂。附圖說明[0021]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本申請的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0022]圖1為本申請實施例提供的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法的流程圖2為本申請實施例提供的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本申請實施例提供的一種計算設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式[0023]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。[0024]在本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的描述的一些流程中，包含了按照特定順序出現(xiàn)的多個操作，但是應(yīng)該清楚了解，這些操作可以不按照其在本文中出現(xiàn)的順9序來執(zhí)行或并行執(zhí)行，操作的序號如101、102等，僅僅是用于區(qū)分開各個不同的操作，序號本身不代表任何的執(zhí)行順序。另外，這些流程可以包括更多或更少的操作，并且這些操作可[0025]研究人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有巡檢機(jī)器人在化工廠等危險環(huán)境中難以同時應(yīng)對氣體泄漏擴(kuò)散的動態(tài)變化與復(fù)雜障礙物的實時避障需求，尤其對透明障礙物的檢測存在盲區(qū)，且缺乏氣體擴(kuò)散趨勢與障礙物空間影響的協(xié)同分析?；诖耍旧暾垖嵤├峁┝艘环N基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法，該方法能夠通過融合氣體湍流數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)與環(huán)境反射特征，構(gòu)建氣體-障礙物三維空間映射模型，并基于任務(wù)優(yōu)先級動態(tài)生成最優(yōu)路徑控制參數(shù)，實現(xiàn)氣體泄漏風(fēng)險與移動障礙物的同步規(guī)避。本申請的技術(shù)方案可適用于化工廠、石油儲罐區(qū)等存在有毒氣體泄漏風(fēng)險與復(fù)雜障礙物環(huán)境的工業(yè)巡檢場景。[0026]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施[0027]圖1為本申請實施例提供的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化方法的流程步驟101:在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)。[0028]在該步驟中，實時湍流數(shù)據(jù)是指通過氣體傳感器采集的氣體泄漏源附近的氣流速度、渦流強(qiáng)度等動態(tài)變化數(shù)據(jù)，用于反映泄漏氣體的瞬時擴(kuò)散狀態(tài)。實時風(fēng)向數(shù)據(jù)表示由氣象站提供的當(dāng)前環(huán)境風(fēng)向及風(fēng)速信息，用于預(yù)測氣體擴(kuò)散方向。環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)表示通過光學(xué)傳感器獲取的環(huán)境物體表面反射特性數(shù)據(jù)，包括偏振光特征和反射強(qiáng)度分布。[0029]在本申請實施例中，通過安裝在巡檢機(jī)器人上的多組傳感器同步采集工作環(huán)境中的氣體流動特征、氣象條件和物體反射特性數(shù)據(jù)；氣體傳感器陣列以固定采樣頻率獲取泄漏源周圍的氣流參數(shù)；氣象站通過無線傳輸實時更新風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)；光學(xué)傳感器采用多光譜掃描方式獲取環(huán)境物體的反射特征，所有數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后輸出至中央處理單元。[0030]例如，在某化工廠乙烯儲罐泄漏監(jiān)測場景中，巡檢機(jī)器人搭載的激光氣體傳感器以每秒10次的頻率采集儲罐周圍甲烷濃度分布數(shù)據(jù)(濃度值=傳感器輸出電壓×校準(zhǔn)系數(shù)0.25),同時接收廠區(qū)氣象站通過LoRa(LongRange,LoRa)無線傳輸?shù)膶崟r風(fēng)向數(shù)據(jù)(風(fēng)向角=磁力計讀數(shù)+地磁偏角修正值5.3°),并通過偏振相機(jī)獲取管道表面的偏振反射圖像，所有數(shù)據(jù)經(jīng)時間戳對齊后存儲。[0031]步驟102:將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖。[0032]在該步驟中，多層卷積處理表示采用具有空間特征提取能力的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過局部感受野逐層提取氣流與風(fēng)向的時空關(guān)聯(lián)特征。目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖包含未來時段氣體濃度空間分布的柵格地圖，每個柵格單元存儲預(yù)測濃度值和擴(kuò)散方向矢量。[0033]在本申請實施例中，將預(yù)處理后的湍流數(shù)據(jù)與風(fēng)向數(shù)據(jù)輸入三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，第一層卷積核提取局部氣流模式特征，第二層卷積核融合氣流與風(fēng)向的時空相關(guān)性，第三層反卷積操作重建完整擴(kuò)散場，最終輸出包含濃度梯度與擴(kuò)散方向的氣體擴(kuò)散預(yù)測圖；網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時采用歷史泄漏事件數(shù)據(jù)作為樣本，通過損失函數(shù)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。[0034]例如，針對上述乙烯儲罐泄漏場景，系統(tǒng)將采集的湍流數(shù)據(jù)(10×10×5cm網(wǎng)格)與風(fēng)向數(shù)據(jù)輸入已訓(xùn)練的預(yù)測模型，經(jīng)過三層卷積運(yùn)算后生成未來5分鐘的氣體擴(kuò)散預(yù)測圖，其中每個20×20cm柵格包含濃度值(0-100%范圍)和方向矢量(角度精度1°),預(yù)測結(jié)果每30秒更新一次。[0035]步驟103:從所述環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)中提取出透明障礙物的光學(xué)輪廓與非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)，建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系。[0036]在該步驟中，透明障礙物指化工廠環(huán)境中由玻璃、有機(jī)玻璃或其他透光材料構(gòu)成的物理障礙體。光學(xué)輪廓表示透明障礙物表面反射光形成的幾何邊界特征，通過偏振成像技術(shù)提取。非結(jié)構(gòu)化障礙物指化工廠環(huán)境中不符合標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的隨機(jī)障礙體。空間幾何參數(shù)包括非結(jié)構(gòu)化障礙物的外形尺寸、表面曲率和空間位置信息。三維空間映射關(guān)系用于描述障礙物空間分布與氣體擴(kuò)散場相互作用關(guān)系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[0037]在本申請實施例中，從偏振反射圖像中提取連續(xù)的光強(qiáng)梯度變化區(qū)域作為透明障礙物輪廓，采用點(diǎn)云分割算法從深度圖像中提取非結(jié)構(gòu)化障礙物的幾何參數(shù)；建立包含氣體濃度場、障礙物位置和巡檢區(qū)域結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一坐標(biāo)系，通過空間插值計算障礙物對氣體擴(kuò)散的遮擋權(quán)重，生成三維風(fēng)險分布模型。[0038]例如，在儲罐區(qū)場景中，系統(tǒng)識別出玻璃觀察窗(透明障礙物)的橢圓輪廓(長軸2.3m,短軸1.5m)和移動料車(非結(jié)構(gòu)化障礙物)的立方體參數(shù)(2×1.5×1.2m),將這些障礙物與預(yù)測的氣體擴(kuò)散場疊加，計算得到觀察窗對下風(fēng)向區(qū)域的遮擋系數(shù)為0.7(=sin(45°遮擋角)),料車對路徑的阻擋系數(shù)為0.8(=(實際速度1.2m/s)/(最大安全速度1.5m/s))。[0039]步驟104:根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，通過所述路徑控制參數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的多個路徑節(jié)點(diǎn)，以優(yōu)化全局路徑，使優(yōu)化后的全局路徑動態(tài)適應(yīng)氣體濃度波動與障礙物位置偏移的復(fù)合變化。[0040]在該步驟中，優(yōu)先級條件表示根據(jù)不同泄漏源危險程度設(shè)定的路徑優(yōu)化權(quán)重系數(shù)。路徑控制參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)間距、轉(zhuǎn)向角度和速度等路徑規(guī)劃要素的約束條件。[0041]在本申請實施例中，基于三維風(fēng)險模型和預(yù)設(shè)優(yōu)先級(如乙烯儲罐權(quán)重0.9,管道閥門權(quán)重0.7),采用動態(tài)規(guī)劃算法生成初始路徑節(jié)點(diǎn)；通過風(fēng)險梯度下降法調(diào)整節(jié)點(diǎn)位置，使高風(fēng)險區(qū)域節(jié)點(diǎn)間距增大，低風(fēng)險區(qū)域保持原路徑；最終輸出包含位置坐標(biāo)、到達(dá)時間和運(yùn)動參數(shù)的優(yōu)化路徑指令集。[0042]例如，針對儲罐泄漏場景，系統(tǒng)首先規(guī)劃經(jīng)過6個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的初始路徑，檢測到2號節(jié)點(diǎn)附近風(fēng)險值超標(biāo)(0.75>閾值0.6)后，在該節(jié)點(diǎn)兩側(cè)各插入1個避讓節(jié)點(diǎn)(間距從1m增至1.5m),調(diào)整后的路徑總長增加12%,但將最高風(fēng)險接觸概率降低至安全范圍內(nèi)。[0043]該方法通過多源數(shù)據(jù)融合構(gòu)建了氣體-障礙物耦合風(fēng)險場，實現(xiàn)了對透明障礙物和非結(jié)構(gòu)化障礙物的精準(zhǔn)感知，能夠動態(tài)預(yù)測氣體擴(kuò)散趨勢并實時優(yōu)化巡檢路徑，在保證泄漏監(jiān)測完整性的同時有效規(guī)避各類風(fēng)險，提升了危險環(huán)境下的巡檢安全性和作業(yè)效率。[0044]為了解決復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中巡檢機(jī)器人動態(tài)避障的精準(zhǔn)性問題，一些實施例中，步驟104:所述根據(jù)所述三維空間映射關(guān)系和預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件生成路徑控制參數(shù)，11步驟201:基于所述三維空間映射關(guān)系，確定所述透明障礙物的光學(xué)輪廓對所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中的氣體擴(kuò)散方向矢量的遮蔽影響系數(shù)，并計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物的空間幾何參數(shù)對所述全局路徑的干擾強(qiáng)度。[0045]在步驟201中，遮蔽影響系數(shù)表示透明障礙物對氣體擴(kuò)散方向的遮擋程度，數(shù)值越大表示遮擋效應(yīng)越強(qiáng)，通過氣體擴(kuò)散方向矢量與障礙物表面法向量的夾角計算得出。干擾強(qiáng)度表示反映非結(jié)構(gòu)化障礙物對預(yù)設(shè)路徑的阻礙程度，根據(jù)障礙物幾何尺寸與路徑間距的比值以及移動速度綜合確定。[0046]在本申請實施例中，系統(tǒng)首先分析透明障礙物輪廓與氣體擴(kuò)散方向的幾何關(guān)系，計算光線偏轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的遮擋權(quán)重；同時測量非結(jié)構(gòu)化障礙物外形尺寸與機(jī)器人路徑的空間位置關(guān)系，結(jié)合其運(yùn)動狀態(tài)評估路徑干擾程度。[0047]步驟202:將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件進(jìn)行加權(quán)疊加，以生成氣體與障礙物的耦合風(fēng)險場，并根據(jù)所述耦合風(fēng)險場的綜合風(fēng)險值分布，將目標(biāo)區(qū)域劃分為不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元。[0048]在步驟202中，加權(quán)疊加過程的具體實施例為：在化工廠危險區(qū)域巡檢場景中，對于某乙烯管道泄漏點(diǎn)附近區(qū)域，通過三維空間映射關(guān)系測得透明觀察窗(透明障礙物)對氣體擴(kuò)散方向矢量的遮蔽影響系數(shù)為0.65(計算方式：遮蔽角度45°與最大可能遮蔽角度90°的比值sin(45°)=0.71,經(jīng)氣體穿透率修正后取值0.65),同時計算移動料車(非結(jié)構(gòu)化障礙物)對預(yù)設(shè)路徑的干擾強(qiáng)度為0.8(計算方式：料車速度2m/s與最大允許速度1m/s的比值平方(2/1)^2=4,經(jīng)路徑偏離容忍度系數(shù)0.2修正后取值0.8);根據(jù)預(yù)設(shè)優(yōu)先級條件中"乙烯泄漏"危險等級權(quán)重0.7和"移動設(shè)備"權(quán)重0.3,進(jìn)行加權(quán)疊加計算：耦合風(fēng)險值=0.65×0.7+0.8×0.3=0.695,當(dāng)該值超過劃分閾值0.6時，將該區(qū)域單元標(biāo)記為一級避讓區(qū)域，需生成新的候選避讓節(jié)點(diǎn)繞行該高風(fēng)險區(qū)，其中權(quán)重分配依據(jù)《石油化工企業(yè)安全設(shè)計規(guī)范》GB50160中泄漏危險等級與設(shè)備移動速度的對應(yīng)關(guān)系確定，閾值0.6通過歷史事故數(shù)據(jù)中80%危險事件對應(yīng)的風(fēng)險臨界值統(tǒng)計分析得出。耦合風(fēng)險場表示將氣體擴(kuò)散風(fēng)險與障礙物風(fēng)險疊加形成的二維風(fēng)險分布圖，每個網(wǎng)格單元包含綜合風(fēng)險值。避讓等級表示根據(jù)風(fēng)險值大小劃分的區(qū)域分類，等級越高表示危險程度越大。獨(dú)立區(qū)域單元指將目標(biāo)區(qū)域按空間位置劃分的網(wǎng)格化單元，每個單元包含計算得到的綜合風(fēng)險值，用于標(biāo)識該局部區(qū)域的風(fēng)險等級。單元劃分基于耦合風(fēng)險場的空間分辨率，確保每個單元內(nèi)部風(fēng)險特征相對均一，單元邊界對應(yīng)風(fēng)險值的突變位置。在化工廠場景中，單元尺寸通常設(shè)置為與障礙物特征尺寸相當(dāng)，如儲罐周圍以2m×2m為單元，便于精確標(biāo)識高風(fēng)險區(qū)域。[0049]在本申請實施例中，將計算得到的遮蔽系數(shù)與干擾強(qiáng)度按泄漏源危險等級賦予不同權(quán)重，通過線性疊加生成全場風(fēng)險分布圖，再根據(jù)預(yù)設(shè)風(fēng)險閾值將區(qū)域劃分為不同避讓等級。[0050]步驟203:根據(jù)所述不同路徑避讓等級的獨(dú)立區(qū)域單元，對所述全局路徑的初始節(jié)點(diǎn)序列進(jìn)行動態(tài)篩選，生成候選避讓節(jié)點(diǎn)集。[0051]在步驟203中，路徑避讓等級包括第一避讓等級對應(yīng)的區(qū)域中所述風(fēng)險量化值大于第一預(yù)設(shè)閾值，且所述泄漏源危險等級為最高優(yōu)先級；第二避讓等級對應(yīng)的區(qū)域中所述風(fēng)險量化值介于第二預(yù)設(shè)閾值與第一預(yù)設(shè)閾值之間，且所述障礙物移動速度大于預(yù)設(shè)速[0053]步驟204:基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位移[0055]在本申請實施例中，根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整候選節(jié)點(diǎn)的分布密度和連接角在乙烯儲罐泄漏場景中，系統(tǒng)根據(jù)玻璃觀察窗的橢圓輪廓(長軸2.3米，短軸1.5米)與氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的疊加分析，計算得到觀察窗對下風(fēng)向氣體擴(kuò)散的遮蔽影響系數(shù)為0.7(計算公式：sin(45°遮擋角)),同時基于移動料車的立方體參數(shù)(2×1.5×1.2米)和運(yùn)最大允許速度1.5米/秒);按照乙烯泄漏的高危險等級權(quán)重0.9和移動設(shè)備權(quán)重0.3進(jìn)行加0.87)的耦合風(fēng)險場，并將該區(qū)域劃分為一級避讓單元；系統(tǒng)在原路徑2號節(jié)點(diǎn)(坐標(biāo)X=35.2,Y=18.7)附近檢測到風(fēng)險值超標(biāo)(0.87>閾值0.6),遂在節(jié)點(diǎn)兩側(cè)1.5米處新增兩個候選避讓節(jié)點(diǎn)(間距計算依據(jù)：基礎(chǔ)間距1米×風(fēng)險系數(shù)1.5),同時根據(jù)實時監(jiān)測到料車向北偏轉(zhuǎn)系數(shù)50度·秒/米),最終生成的路徑控制參數(shù)包含8個節(jié)點(diǎn)(原6個+新增2個)及其對應(yīng)的運(yùn)動速度(高風(fēng)險區(qū)降速至0.8米/秒)和轉(zhuǎn)向指令。[0060]在本申請實施例中，該方法通過量化各類風(fēng)險因素的相互作用關(guān)系，實現(xiàn)了氣體泄漏與移動障礙物的協(xié)同避障，使巡檢機(jī)器人能夠在保障監(jiān)測完整性的前提下自主規(guī)避復(fù)合風(fēng)險，提升了危險環(huán)境下的作業(yè)安全性。[0061]為了進(jìn)一步提高危險環(huán)境中風(fēng)險場生成的準(zhǔn)確性，一些實施例中，步驟202:所述將所述遮蔽影響系數(shù)與所述干擾強(qiáng)度按照預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件進(jìn)行加權(quán)疊加，以生步驟301:基于所述遮蔽影響系數(shù)中氣體擴(kuò)散方向矢量的偏轉(zhuǎn)角度范圍，確定所述透明障礙物對氣體擴(kuò)散的遮擋強(qiáng)度。[0062]在步驟301中，氣體擴(kuò)散方向矢量的偏轉(zhuǎn)角度范圍指氣體流經(jīng)透明障礙物時其流動方向發(fā)生改變的角度區(qū)間，通過對比障礙物上游和下游的氣體擴(kuò)散方向矢量計算得出。具體獲取方式為：在氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中提取障礙物輪廓線上游未受干擾區(qū)域的平均擴(kuò)散方向作為基準(zhǔn)方向，再測量輪廓線下游受影響區(qū)域擴(kuò)散方向與基準(zhǔn)方向的夾角，該夾角的取值范圍(如0°-90°)即為偏轉(zhuǎn)角度范圍。在化工廠場景中，該參數(shù)反映了如玻璃觀察窗等透明障礙物對泄漏氣體擴(kuò)散路徑的扭曲程度。遮擋強(qiáng)度表示透明障礙物導(dǎo)致氣體擴(kuò)散方向改變的程度，通過氣體擴(kuò)散方向矢量在障礙物輪廓處的實際偏轉(zhuǎn)角度與最大可能偏轉(zhuǎn)角度的比值計算得出。[0063]在本申請實施例中，系統(tǒng)首先識別透明障礙物輪廓線，計算氣體流經(jīng)該輪廓時方向矢量的角度變化范圍，再根據(jù)角度變化幅度與障礙物幾何尺寸的比例關(guān)系確定遮擋強(qiáng)度。[0064]步驟302:基于所述干擾強(qiáng)度中非結(jié)構(gòu)化障礙物的位移方向與所述全局路徑的夾角范圍，計算所述非結(jié)構(gòu)化障礙物移動對路徑的阻擋強(qiáng)度。[0065]在步驟302中，阻擋強(qiáng)度表示反映非結(jié)構(gòu)化障礙物對預(yù)設(shè)路徑的阻礙程度，由障礙物位移方向與路徑方向的夾角及移動速度共同決定。[0066]在本申請實施例中，測量障礙物移動方向與機(jī)器人規(guī)劃路徑的夾角，結(jié)合障礙物外形尺寸和移動速度，通過空間位置關(guān)系模型計算路徑受阻程度。具體的：路徑受阻程度的計算綜合考慮三個關(guān)鍵因素：一是障礙物移動方向與規(guī)劃路徑的夾角，當(dāng)夾角越小表示障礙物越接近正向阻擋路徑；二是障礙物的外形尺寸，尺寸越大阻擋范圍越大；三是移動速度，速度越快對路徑的威脅程度越高。具體計算過程為：首先計算夾角余弦值作為方向影響因子(夾角越小余弦值越大),然后將障礙物最大外形尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸比值作為尺寸影響因子，最后將移動速度與安全速度閾值比值作為速度影響因子，三者相乘得到路徑受阻程度系數(shù)。計算公式為：路徑受阻程度=cos(夾角)×(外形尺寸/基準(zhǔn)尺寸)×(移動速度/安全速度),其中基準(zhǔn)尺寸取1米，安全速度取1.5米/秒。示例性的，在某化工測到一輛移動料車(外形尺寸2.5×1.8×1.2米)以1.2米/秒的速度移動，其移動方向與機(jī)器人規(guī)劃路徑的夾角為45度。計算過程如下：方向影響因子取cos(45°)=0.707;尺寸影響因子取最大尺寸2.5米除以基準(zhǔn)尺寸1米得到2.5;速度影響因子取1.2米/秒除以安全速度1.5米/秒得到0.8;最終路徑受阻程度=0.707×2.5×0.8=1.414。[0067]步驟303:根據(jù)預(yù)設(shè)巡檢任務(wù)的優(yōu)先級條件中泄漏源危險等級與障礙物移動速度的對應(yīng)關(guān)系，為所述遮擋強(qiáng)度分配氣體風(fēng)險權(quán)重，為所述阻擋強(qiáng)度分配障礙物風(fēng)險權(quán)重。[0068]在步驟303中，對應(yīng)關(guān)系是預(yù)先設(shè)定的風(fēng)險評價規(guī)則庫，根據(jù)泄漏物質(zhì)的性質(zhì)(如毒性、易燃性)劃分不同危險等級(如高、中、低),并為每個等級分配基礎(chǔ)權(quán)重系數(shù)；同時建立障礙物移動速度區(qū)間與附加權(quán)重的映射表，速度越快則附加權(quán)重越高。例如在乙烯儲罐場景中，乙烯泄漏被歸類為最高危險等級(基礎(chǔ)權(quán)重0.9),當(dāng)移動設(shè)備速度超過1米/秒時觸發(fā)速度附加權(quán)重(0.1-0.3)。系統(tǒng)通過查詢該規(guī)則庫實現(xiàn)動態(tài)權(quán)重分配，確保高風(fēng)險泄漏源和快速移動障礙物獲得更高風(fēng)險評價優(yōu)先級。氣體風(fēng)險權(quán)重表示根據(jù)泄漏物質(zhì)毒性、濃度等危險特性設(shè)定的系數(shù)，危險等級越高權(quán)重越大。障礙物風(fēng)險權(quán)重表示依據(jù)障礙物移動速[0069]在本申請實施例中，系統(tǒng)查詢預(yù)設(shè)的危險物質(zhì)分類表獲取泄漏源權(quán)重系數(shù)，同時根據(jù)障礙物動態(tài)參數(shù)表匹配對應(yīng)的風(fēng)險權(quán)重。[0070]步驟304:將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，根據(jù)所有獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，生成耦合風(fēng)險場，所述第一乘積值是所述遮擋強(qiáng)度與所述氣體風(fēng)險權(quán)重的乘積值，所述第二乘積值是所述阻擋強(qiáng)度與所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的乘積值。[0071]在步驟304中，綜合風(fēng)險值表征單個區(qū)域單元內(nèi)氣體泄漏與障礙物共同作用的風(fēng)[0072]在本申請實施例中，對每個劃分好的獨(dú)立區(qū)域單元，分別計算氣體遮擋和障礙阻擋的加權(quán)風(fēng)險值，兩者相加得到該單元的綜合風(fēng)險值，所有單元的綜合風(fēng)險值構(gòu)成完整的耦合風(fēng)險場。在乙烯儲罐泄漏場景中，系統(tǒng)檢測到玻璃觀察窗導(dǎo)致氣體擴(kuò)散方向偏轉(zhuǎn)45度(偏轉(zhuǎn)角度范圍0-90度),計算遮擋強(qiáng)度為0.7(計算公式：實際偏轉(zhuǎn)角度45度除以最大可能偏轉(zhuǎn)90度);同時監(jiān)測到移動料車以1.2米/秒速度與預(yù)設(shè)路徑呈30度夾角移動，計算阻擋強(qiáng)度為0.8(計算公式：1.2米/秒速度分量1.04米/秒除以最大允許速度1.5米/秒)。根據(jù)乙烯泄漏的高危險等級(氣體風(fēng)險權(quán)重0.9)和料車移動速度(障礙物風(fēng)險權(quán)重0.3),在2米×2米的獨(dú)立區(qū)域單元內(nèi)計算第一乘積值0.63(0.7×0.9)和第二乘積值0.24(0.8×0.3),疊加得到綜合風(fēng)險值0.87。[0074]在本申請實施例中，該方法通過量化氣體泄漏與移動障礙物的復(fù)合風(fēng)險，實現(xiàn)了對危險區(qū)域的分級精確識別，為后續(xù)路徑優(yōu)化提供了可靠的風(fēng)險分布依據(jù)，有效提升了巡檢機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的決策科學(xué)性。[0075]為了進(jìn)一步提高風(fēng)險場生成的空間精度，一些實施例中，步驟304:所述將同一獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值與第二乘積值進(jìn)行疊加，生成獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，根據(jù)所有獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值，生成耦合風(fēng)險場，包括：步驟401:對于每個獨(dú)立區(qū)域單元，根據(jù)所述偏轉(zhuǎn)角度范圍值從所述遮擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的遮擋參數(shù)，并根據(jù)所述夾角范圍值從所述阻擋強(qiáng)度中提取對應(yīng)的阻擋參數(shù)。[0076]在步驟401中，偏轉(zhuǎn)角度范圍值指在單個獨(dú)立區(qū)域單元內(nèi)，氣體擴(kuò)散方向受透明障礙物影響而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度區(qū)間。該參數(shù)通過比較單元上游邊界處的氣體原始擴(kuò)散方向與下游邊界處的實際擴(kuò)散方向之間的夾角來確定，反映了該單元位置透明障礙物對氣體流動路徑的扭曲程度。在化工廠場景中，該值越大表示透明障礙物(如玻璃觀察窗)對氣體泄漏擴(kuò)散的遮擋效應(yīng)越強(qiáng)。阻擋參數(shù)表征非結(jié)構(gòu)化障礙物在獨(dú)立區(qū)域單元內(nèi)的運(yùn)動方向與預(yù)設(shè)全局路徑方向的空間位置關(guān)系，通過計算障礙物移動方向矢量與路徑方向矢量的最小夾角得到。夾角范圍值越大表示障礙物運(yùn)動方向與機(jī)器人預(yù)定路徑的沖突越嚴(yán)重，在巡檢場景中，該參數(shù)用于量化移動設(shè)備(如叉車、運(yùn)輸車)對巡檢路徑的潛在干擾強(qiáng)度。當(dāng)夾角接近90度時表示障礙物正橫向穿越路徑，風(fēng)險最高。遮擋參數(shù)表征單個單元內(nèi)透明障礙物對氣體擴(kuò)散的實際影響程度，通過單元內(nèi)氣體方向偏轉(zhuǎn)角度的平均值計算。阻擋參數(shù)表示反映單個單元內(nèi)非結(jié)構(gòu)化障礙物對路徑的實際阻礙程度，通過單元內(nèi)障礙物運(yùn)動方向與路徑夾角的加權(quán)值計算。[0077]在本申請實施例中，針對每個單元提取氣體方向矢量的最大偏轉(zhuǎn)角度和障礙物運(yùn)動方向與路徑的最小夾角，經(jīng)過歸一化處理后得到單元級參數(shù)。[0078]步驟402:為每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)匹配所述氣體風(fēng)險權(quán)重的第一映射值，并為阻擋參數(shù)匹配所述障礙物風(fēng)險權(quán)重的第二映射值。[0079]在步驟402中，第一映射值表示根據(jù)泄漏源類型和位置確定的單元級氣體風(fēng)險權(quán)重。第二映射值表示依據(jù)障礙物類型和速度確定的單元級障礙風(fēng)險權(quán)重。[0080]在本申請實施例中，系統(tǒng)查詢預(yù)設(shè)的權(quán)重映射表，為每個單元匹配對應(yīng)的權(quán)重值，權(quán)重分配考慮單元與泄漏源/障礙物的距離衰減效應(yīng)。[0081]步驟403:將每個獨(dú)立區(qū)域單元中的遮擋參數(shù)與第一映射值相乘生成第一乘積值，將阻擋參數(shù)與第二映射值相乘生成第二乘積值。[0082]在步驟403中，乘積值計算表示將單元級風(fēng)險參數(shù)與對應(yīng)權(quán)重相乘，得到氣體和障礙物的獨(dú)立風(fēng)險貢獻(xiàn)值。[0083]在本申請實施例中，采用逐單元并行計算方式，同步生成所有單元的第一乘積值[0084]步驟404:對每個獨(dú)立區(qū)域單元的第一乘積值和第二乘積值進(jìn)行逐單元累加，生成每個獨(dú)立區(qū)域單元的綜合風(fēng)險值。[0085]在步驟404中，綜合風(fēng)險值表示單個單元內(nèi)氣體和障礙物風(fēng)險的疊加結(jié)果，反映該位置的復(fù)合危險程度。[0086]在本申請實施例中，對每個單元的兩個乘積值進(jìn)行線性疊加，并將結(jié)果約束在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險值范圍內(nèi)。[0087]步驟405:將相同風(fēng)險值的獨(dú)立區(qū)域單元按照空間連續(xù)性進(jìn)行區(qū)域合并，生成耦合風(fēng)險場。[0088]在步驟405中，區(qū)域合并表示將風(fēng)險特征相似的相鄰單元合并為連續(xù)風(fēng)險區(qū)域，減少冗余計算。[0089]在本申請實施例中，采用區(qū)域生長算法，從種子單元出發(fā)合并風(fēng)險值差異小于閾值的相鄰單元，形成完整的風(fēng)險場分區(qū)。[0090]以下是一個具體示例：在乙烯儲罐泄漏場景中，系統(tǒng)將儲罐周邊20米×20米區(qū)域劃分為100個2米×2米的獨(dú)立區(qū)域單元。針對玻璃觀察窗覆蓋的6個單元(坐標(biāo)X30-32,Y20-22),測得氣體擴(kuò)散方向平均偏轉(zhuǎn)50度(偏轉(zhuǎn)角度范圍0-90度),計算遮擋參數(shù)為0.56(50/90);對移動料車軌跡經(jīng)過的4個單元(X34-36,Y18-20),測得平均運(yùn)動方向與路徑夾角40度，計算阻擋參數(shù)為0.83(料車速度1.2米/秒在路徑垂直方向的分量0.77米/秒除以安全閾值0.93米/秒)。按照乙烯泄漏危險等級(氣體權(quán)重0.9)和料車風(fēng)險等級(障礙權(quán)重0.4),在X32Y20單元計算第一乘積值0.504(0.56×0.9)和第二乘積值0.332(0.83×0.4),疊加得綜合風(fēng)險值0.836。系統(tǒng)將風(fēng)險值≥0.8的8個相鄰單元(X30-32,Y18-22)合并為一級風(fēng)險區(qū)，風(fēng)險值0.7-0.8的12個單元合并為二級風(fēng)險區(qū)，最終生成的耦合風(fēng)險場顯示儲罐東北側(cè)為高風(fēng)險紅色區(qū)域(風(fēng)險值0.83),西南側(cè)為中風(fēng)險黃色區(qū)域(風(fēng)險值0.75)。[0091]在本申請實施例中，該方法通過精細(xì)化單元劃分和動態(tài)權(quán)重映射，實現(xiàn)了對復(fù)合風(fēng)險的空間精準(zhǔn)量化，生成的耦合風(fēng)險場能準(zhǔn)確反映不同區(qū)域的危險等級差異，為路徑優(yōu)化提供了高精度的環(huán)境態(tài)勢感知基礎(chǔ)。[0092]為了進(jìn)一步提高路徑動態(tài)優(yōu)化的實時性和安全性，一些實施例中，步驟204:所述基于所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中各節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度與障礙物位移速率的反向關(guān)聯(lián)性，步驟501:針對所述候選避讓節(jié)點(diǎn)集中的每個當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的氣體濃度波動幅度測量值和巡檢機(jī)器人相對于障礙物的位移速率測量值。[0093]在步驟501中，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是指在迭代修正過程中，當(dāng)前正在被處理的路徑節(jié)點(diǎn)(即候選避讓節(jié)點(diǎn)集中的某一個待優(yōu)化節(jié)點(diǎn))。判斷方式：按照候選避讓節(jié)點(diǎn)集的遍歷順序(如從起點(diǎn)到終點(diǎn)依次處理),每個被輪詢到的節(jié)點(diǎn)即為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)。氣體濃度波動幅度測量值是指當(dāng)前節(jié)點(diǎn)位置處氣體濃度隨時間變化的劇烈程度，通過氣體傳感器連續(xù)采樣數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差計算得出。位移速率測量值表示反映巡檢機(jī)器人與最近障礙物的相對運(yùn)動速度，通過比較相鄰時刻機(jī)器人與障礙物的位置變化獲得。[0094]在本申請實施例中，系統(tǒng)通過氣體傳感器陣列實時采集各節(jié)點(diǎn)周圍氣體濃度數(shù)據(jù)，同時利用激光雷達(dá)跟蹤障礙物運(yùn)動軌跡，計算得到機(jī)器人與障礙物的相對速度矢量。[0095]步驟502:根據(jù)預(yù)設(shè)的氣體濃度與間距調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第一調(diào)整量。[0096]在步驟502中，第一調(diào)整量表示根據(jù)氣體濃度變化情況確定的節(jié)點(diǎn)間距修正量，濃度波動越大則調(diào)整量越大。[0097]在本申請實施例中，系統(tǒng)查詢預(yù)設(shè)的濃度-間距調(diào)整對照表，該表根據(jù)歷史事故數(shù)據(jù)分析制定，將濃度波動幅度劃分為若干區(qū)間并對應(yīng)不同的間距調(diào)整系數(shù)。[0098]步驟503:根據(jù)預(yù)設(shè)的位移速率與方向調(diào)整對應(yīng)關(guān)系，確定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所需的第二調(diào)整量。[0099]在步驟503中，第二調(diào)整量表示依據(jù)障礙物相對運(yùn)動速度確定的方向修正量，速度越快則調(diào)整幅度越大。[0100]在本申請實施例中，采用基于運(yùn)動動力學(xué)的方向調(diào)整模型，考慮障礙物運(yùn)動方向、速度及機(jī)器人制動性能等因素計算最優(yōu)避讓方向。[0101]步驟504:根據(jù)第一調(diào)整參數(shù)對當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)的間距進(jìn)行修正，并根據(jù)第二調(diào)整量調(diào)整當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與下一節(jié)點(diǎn)的連接方向。[0102]在步驟504中，相鄰節(jié)點(diǎn)是指與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)直接相連的前一個或后一個路徑節(jié)點(diǎn)(空間相鄰)。用于計算節(jié)點(diǎn)間距修正量(當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與相鄰節(jié)點(diǎn)之間的距離需調(diào)整)。間距修正表示動態(tài)調(diào)整當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與前后相鄰節(jié)點(diǎn)的距離，確保危險區(qū)域有足夠避讓空間。方向調(diào)整表示改變當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指向下一節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動方向，避開快速接近的障礙物。下一節(jié)點(diǎn)是指當(dāng)前節(jié)點(diǎn)移動方向上的下一個待訪問路徑節(jié)點(diǎn)(邏輯相鄰)。用于修正連接方向(當(dāng)前節(jié)點(diǎn)指向下一節(jié)點(diǎn)的方向需調(diào)整)。[0103]在本申請實施例中，系統(tǒng)先根據(jù)第一調(diào)整量重新計算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，再按照第二調(diào)整量旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)間的連接向量，最后驗證新路徑是否滿足所有安全約束條件。在乙烯儲罐泄漏場景中，系統(tǒng)對新增的2號候選避讓節(jié)點(diǎn)(坐標(biāo)X=36.7,Y=18.7)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整：首先獲取該節(jié)點(diǎn)處過去30秒氣體濃度波動幅度為0.25(計算公式：10次采樣值的標(biāo)準(zhǔn)差0.2乘以時間衰減系數(shù)1.25),根據(jù)濃度-間距調(diào)整表(0.2-0.3區(qū)間對應(yīng)系數(shù)1.2)確定第一調(diào)整量為增加間距0.4米(基礎(chǔ)間距1.5米×系數(shù)1.2-1.5米);同時監(jiān)測到料車以1.8米/秒速度從西北方向接近(與節(jié)點(diǎn)連線夾角50度),通過方向調(diào)整模型計算第二調(diào)整量1號節(jié)點(diǎn)間距從1.5米增至1.9米，與3號節(jié)點(diǎn)連接方向由原正東方向調(diào)整為東偏北22度。[0105]在本申請實施例中，該方法通過實時感知環(huán)境變化并動態(tài)調(diào)整路徑參數(shù)，使巡檢機(jī)器人能夠智能應(yīng)對突發(fā)風(fēng)險，在保障監(jiān)測任務(wù)連續(xù)性的同時有效規(guī)避氣體泄漏和移動障礙物的雙重威脅，提升了復(fù)雜環(huán)境下的作業(yè)安全性。[0106]為了進(jìn)一步提高氣體擴(kuò)散預(yù)測的準(zhǔn)確性，一些實施例中，步驟102:所述將所述實時湍流數(shù)據(jù)和所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)進(jìn)行多層卷積處理，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖，包括：步驟601:將所述實時湍流數(shù)據(jù)中的氣體流速變化信息與所述實時風(fēng)向數(shù)據(jù)中的風(fēng)向角度變化信息按照時間窗口對齊，生成輸入數(shù)據(jù)組。[0107]在步驟601中，輸入數(shù)據(jù)組表示將氣體流速和風(fēng)向數(shù)據(jù)按相同時間戳對齊形成的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包含空間位置、時間序列和特征值三個維度。[0108]在本申請實施例中，系統(tǒng)以固定采樣周期同步采集氣體流速矩陣和風(fēng)向角度矩陣，通過時間軸對齊后形成時空統(tǒng)一的數(shù)據(jù)立方體。[0109]步驟602:將所述輸入數(shù)據(jù)組輸入至預(yù)先構(gòu)建好的多層卷積結(jié)構(gòu)，在多層卷積結(jié)構(gòu)的第一處理層中，從所述氣體流速變化信息中提取出第一氣體擴(kuò)散趨勢特征，并從所述風(fēng)向角度變化信息中提取出風(fēng)向引導(dǎo)特征。[0110]在步驟602中，第一氣體擴(kuò)散趨勢特征表示反映氣體流速空間分布規(guī)律的底層特征，包含流速梯度和渦流強(qiáng)度信息。風(fēng)向引導(dǎo)特征表征風(fēng)向時空變化對氣體擴(kuò)散引導(dǎo)作用的基礎(chǔ)特征，包含風(fēng)向穩(wěn)定性和角度變化率。[0111]在本申請實施例中，第一處理層采用大尺寸卷積核提取氣體流速的宏觀分布模式，同時使用方向敏感卷積核捕捉風(fēng)向的主導(dǎo)向特征。[0112]步驟603:在第二處理層中，將所述第一氣體擴(kuò)散趨勢特征與所述風(fēng)向引導(dǎo)特征進(jìn)行特征融合，生成第二氣體擴(kuò)散趨勢特征。[0113]在步驟603中，第二氣體擴(kuò)散趨勢特征表示融合氣流和風(fēng)向相互作用的中層特征，反映環(huán)境因素對擴(kuò)散的綜合影響。[0114]在本申請實施例中，通過特征交叉運(yùn)算將氣流特征與風(fēng)向特征在通道維度進(jìn)行加權(quán)融合，保留兩者相關(guān)性強(qiáng)的特征組合。[0115]步驟604:在第三處理層中，基于所述第二氣體擴(kuò)散趨勢特征，預(yù)測未來時間窗口內(nèi)氣體擴(kuò)散的濃度分布范圍，生成初始擴(kuò)散預(yù)測圖。[0116]在步驟604中，初始擴(kuò)散預(yù)測圖包含未來時段氣體濃度空間分布的初步預(yù)測結(jié)果，每個像素點(diǎn)存儲預(yù)測濃度值。[0117]在本申請實施例中，第三處理層通過反卷積操作將特征圖上采樣至原圖尺寸，并使用回歸損失函數(shù)優(yōu)化濃度值預(yù)測精度。[0118]步驟605:對所述初始擴(kuò)散預(yù)測圖進(jìn)行平滑修正，生成目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖。[0119]在步驟605中，平滑修正表示消除預(yù)測結(jié)果中的噪聲和突變點(diǎn)，提高預(yù)測圖的物理合理性。[0120]在本申請實施例中，采用基于流體力學(xué)約束的平滑算法，在保持主要擴(kuò)散趨勢的前提下修正不符合氣體運(yùn)動規(guī)律的異常預(yù)測值。在乙烯儲罐泄漏監(jiān)測場景中，系統(tǒng)將激光氣體傳感器采集的10×10厘米網(wǎng)格湍流數(shù)據(jù)(流速范圍0-3米/秒)與氣象站提供的風(fēng)向數(shù)據(jù)(精度0.5度)以30秒為時間窗口進(jìn)行對齊，形成40×40×30的輸入數(shù)據(jù)組(40×40空間網(wǎng)格，30個時間點(diǎn))。該數(shù)據(jù)組輸入三層卷積結(jié)構(gòu)后：第一層從湍流數(shù)據(jù)中提取出最大流速2.8米/秒的強(qiáng)擴(kuò)散區(qū)特征(第一氣體擴(kuò)散趨勢特征),同時從風(fēng)向數(shù)據(jù)提取出穩(wěn)定西北風(fēng)特征(風(fēng)向角300±5度);第二層融合生成顯示東北向擴(kuò)散的第二氣體擴(kuò)散趨勢特征(擴(kuò)散角度45±10度);第三層預(yù)測得出5分鐘后乙烯濃度超過警戒值的區(qū)域(占廠區(qū)面積15%的扇形區(qū)域，半徑7.5米)。初始預(yù)測圖中出現(xiàn)的3處異常高濃度點(diǎn)(濃度突增超過30%)經(jīng)流體連續(xù)性約束的平滑修正后，生成的目標(biāo)預(yù)測圖顯示乙烯蒸氣主要沿東北方向擴(kuò)散(擴(kuò)散角40-50度)。[0122]在本申請實施例中，該方法通過多層次特征提取和融合，實現(xiàn)了對危險氣體擴(kuò)散趨勢的精準(zhǔn)預(yù)測，生成的預(yù)測圖能準(zhǔn)確反映氣體運(yùn)動的物理規(guī)律，為巡檢機(jī)器人提供了高可靠性的環(huán)境態(tài)勢感知能力。[0123]為了進(jìn)一步提高環(huán)境建模的精確性，一些實施例中，步驟103:所述建立所述光學(xué)輪廓、所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖的三維空間映射關(guān)系，包括：步驟701:將所述光學(xué)輪廓邊界與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體濃度梯度方向進(jìn)行匹配。[0124]在步驟701中，匹配表示將透明障礙物的輪廓幾何特征與氣體擴(kuò)散方向場進(jìn)行空間對齊，分析輪廓對擴(kuò)散路徑的影響。具體的，當(dāng)光學(xué)輪廓邊界與氣體濃度梯度方向的夾角小于第一設(shè)定角度時，判定該透明障礙物對氣體擴(kuò)散產(chǎn)生遮擋效應(yīng)；當(dāng)光學(xué)輪廓邊界與氣體濃度梯度方向的夾角大于等于第一設(shè)定角度時，判定該透明障礙物對氣體擴(kuò)散無影響；在本申請實施例中，系統(tǒng)通過計算輪廓各點(diǎn)法向量與氣體濃度梯度方向的夾角，確定透明障礙物對氣體擴(kuò)散的實際遮擋區(qū)域。[0125]步驟702:將所述空間幾何參數(shù)與所述目標(biāo)氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中對應(yīng)位置的氣體流速進(jìn)行關(guān)聯(lián)。[0126]在步驟702中，關(guān)聯(lián)表示將非結(jié)構(gòu)化障礙物的外形尺寸、位置信息與局部氣體流速分布建立量化關(guān)系。具體的，當(dāng)非結(jié)構(gòu)化障礙物的最大幾何尺寸大于氣體擴(kuò)散預(yù)測圖中局部流速對應(yīng)的影響半徑時，判定該障礙物對氣體流動產(chǎn)生阻擋效應(yīng)；當(dāng)非結(jié)構(gòu)化障礙物的最大幾何尺寸小于等于所述影響半徑時，判定該障礙物對氣體流動無阻擋。[0127]在本申請實施例中，采用包圍盒碰撞檢測算法，計算障礙物占據(jù)空間與氣體流場的交集區(qū)域，評估障礙物對氣流速度的衰減程度。[0129]在本申請實施例中，通過空間插值算法生成包含氣體濃度、流速、障礙物分布等多層信息的立體網(wǎng)格模型，各網(wǎng)格單元存儲完整的交互參數(shù)。具體的，首先將透明障礙物輪廓匹配結(jié)果(輪廓點(diǎn)與氣體擴(kuò)散方向的夾角分布)轉(zhuǎn)換為空間遮擋權(quán)重矩陣，矩陣中每個單元值表示對應(yīng)位置透明障礙物對氣體擴(kuò)散的阻礙程度；同時障礙物幾何關(guān)聯(lián)結(jié)果(障礙物尺寸與氣體流速的對應(yīng)關(guān)系)生成為流速衰減系數(shù)場。然后采用空間疊加算法，將遮擋權(quán)重矩陣、流速衰減系數(shù)場與原始?xì)怏w擴(kuò)散預(yù)測圖進(jìn)行三維網(wǎng)格化融合：對每個網(wǎng)格單元，其最終屬性值=氣體濃度×(1-遮擋權(quán)重)×流速衰減系數(shù)，從而形成同時包含障礙物影響和氣體擴(kuò)散特征的三維空間映射關(guān)系。示例性的，在乙烯儲罐場景中，系統(tǒng)根據(jù)玻璃觀察窗輪廓匹配結(jié)果生成40×40的遮擋權(quán)重矩陣(如坐標(biāo)X30-32,Y20-22區(qū)域權(quán)重0.7-0.8),結(jié)合料車關(guān)聯(lián)結(jié)果生成的流速衰減場(X34-36,Y18-20區(qū)域系數(shù)0.6),與氣體擴(kuò)散預(yù)測圖(東北向濃度20-30%)進(jìn)行融合：對X32Y20單元計算最終屬性值=25%濃度×(1-0.75遮擋權(quán)重)×0.65流速系數(shù)=4.06%,該值存入三維模型對應(yīng)網(wǎng)格；最終構(gòu)建的映射關(guān)系清晰顯示觀察窗后方存在扇形低濃度區(qū)(4-8%),而料車移動路徑形成條帶狀湍流區(qū)(濃度波動±5%)。在乙烯儲罐泄漏場景中，系統(tǒng)首先將玻璃觀察窗的橢圓輪廓(長軸2.3米，短軸1.5米)與氣體擴(kuò)散預(yù)測圖進(jìn)行匹配，計算輪廓線上各點(diǎn)法向量與氣體濃度梯度方向的夾角，其中輪廓頂點(diǎn)處夾角最大為55度，計算得到該位置遮擋系數(shù)0.82(計算公式：sin(55°));同時分析移動料車(尺寸2×1.5×1.2米)與局部氣體流速場的空間關(guān)系，測得料車正前方流速從1.8米/秒降至1.2米/秒(衰減系數(shù)0.67,計算公式：1.2/1.8)?；谶@些數(shù)據(jù)構(gòu)建的三維空間模型顯示：觀察窗后方形成長3.2米、寬1.8米的低速擴(kuò)散區(qū)(平均流速0.9米/秒),料車移動路徑上產(chǎn)生直徑2.2米的湍流區(qū)(流速波動幅度±0.4米/秒)。[0131]在本申請實施例中，該方法通過量化障礙物與氣體擴(kuò)散場的空間交互效應(yīng)，構(gòu)建了高精度的環(huán)境動態(tài)模型，使機(jī)器人能夠準(zhǔn)確預(yù)判風(fēng)險區(qū)域的變化趨勢，提升了復(fù)雜環(huán)境下的避障決策質(zhì)量。[0132]圖2為本申請實施例提供的一種基于動態(tài)避障的巡檢機(jī)器人路徑優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)獲取模塊21,用于在巡檢機(jī)器人按照全局路徑移動過程中，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)氣體泄漏源的實時湍流數(shù)據(jù)、氣象站提供的實時風(fēng)向數(shù)據(jù)以及環(huán)境反射特征數(shù)據(jù)。[0133]第