[發(fā)明專利]巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910273513.9
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN102116625A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳功平;黃正烈;鄭拓;劉歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);寧波公牛機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/00
• 分類號(hào): G01C21/00;G01S19/14;H02G1/02
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 馮衛(wèi)平;程祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航方法，尤其是涉及一種巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)

在架空電力線路巡線機(jī)器人領(lǐng)域，已有日本東京電力公司的Sawada等人、日本關(guān)西電力公司、美國TRC公司、加拿大魁北克水電研究院(LineScout)的Moutambault等先后開展了巡線機(jī)器人的研究工作，但他們研制的巡線機(jī)器人工作時(shí)一般需要人工輔助，作業(yè)范圍小，自治程度低。國內(nèi)有武漢大學(xué)在863計(jì)劃項(xiàng)目資助下開展了具有跨越直線桿塔和耐張桿塔和沿線行走功能的架空電力線路巡線機(jī)器人的研究，并申請(qǐng)了專利CN200410061316.8、CN200410061314.9、CN200320116267.4、CN200510019930.2、CN200810048943.6、CN200810048756.8、CN200810048943.6。

巡線機(jī)器人沿架空電力線路進(jìn)行巡檢，要對(duì)指定位置的線路和金具實(shí)現(xiàn)檢測，需要跨越防震錘、懸垂絕緣子、線夾、桿塔等障礙，因此要求其導(dǎo)航系統(tǒng)具有自主的全局定位能力，同時(shí)能夠提供準(zhǔn)確信息來引導(dǎo)巡檢系統(tǒng)(一般包含可見光攝像機(jī)、紅外成像儀等儀器)對(duì)指定的目標(biāo)進(jìn)行掃描，提供合適的導(dǎo)航方法成為亟待解決的重要問題。由于巡線機(jī)器人工作在野外環(huán)境下，其行駛路徑高壓輸電線路周圍分布有強(qiáng)電場與強(qiáng)磁場，使其對(duì)自動(dòng)導(dǎo)航傳感器的選用十分苛刻，目前使用的主要依靠視覺傳感器、超聲傳感器、電磁導(dǎo)航等方法。視覺導(dǎo)航具有很高的空間和灰度分辨率，其探測的范圍廣、精度高，能夠獲取場景中絕大部分信息。缺點(diǎn)是難以從背景中分離出要探測的目標(biāo)，所需的圖像計(jì)算量很大，導(dǎo)致系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能較差。而超聲傳感器的測算距離與巡線機(jī)器人的定位要求不符，也不適宜于野外環(huán)境。武漢大學(xué)自主開發(fā)了基于磁場檢測的電磁導(dǎo)航局部自主越障方法，利用導(dǎo)線上通過的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場來檢測障礙和引導(dǎo)越障，相比其他導(dǎo)航方法實(shí)時(shí)性和可靠性得到了很大提高。但是以上幾種導(dǎo)航技術(shù)均基于線路的局部特征，只能完成對(duì)局部障礙的跨越，在線路的全局環(huán)境上自主程度低，效率低，另外無法引導(dǎo)巡檢系統(tǒng)對(duì)桿塔和線路的局部特征進(jìn)行檢查，自主程度低。因此必須克服上述導(dǎo)航方式的缺點(diǎn)，尋找新的巡檢導(dǎo)航方法突破現(xiàn)有技術(shù)的局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的基于線路的局部特征，只能完成對(duì)局部障礙的跨越，在線路的全局環(huán)境上自主程度低，效率低等的技術(shù)問題；提供了一種能完成對(duì)整個(gè)線路障礙的跨越，在線路的全局環(huán)境上自主程度高且效率高的巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法。

本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無法引導(dǎo)巡檢系統(tǒng)對(duì)桿塔和線路的局部特征進(jìn)行檢查，自主程度低等的技術(shù)問題；提供了一種能引導(dǎo)巡檢系統(tǒng)對(duì)桿塔和線路的局部特征進(jìn)行檢查，自主程度高的巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，巡檢機(jī)器人的初始化，設(shè)置巡檢機(jī)器人上線桿塔號(hào)初始桿塔，對(duì)GPS進(jìn)行初始化，設(shè)置機(jī)器人的初始位置和巡檢方向，

步驟2，依據(jù)GIS自主導(dǎo)航信息和巡檢要求進(jìn)行巡檢規(guī)劃，實(shí)時(shí)向地面基站反饋位置信息；依據(jù)距離估算提前減速、靠近障礙后轉(zhuǎn)入電磁傳感器引導(dǎo)的局部自主越障，跨越障礙后標(biāo)記機(jī)器人位置和標(biāo)定下一步規(guī)劃

步驟3，到達(dá)指定巡檢地點(diǎn)，開啟視覺掃描系統(tǒng)，依據(jù)GIS巡檢引導(dǎo)信息，掃描指定位置，依據(jù)GPS信息命名存儲(chǔ)圖像信息。

步驟4，到達(dá)巡線終點(diǎn)位置，關(guān)閉巡檢系統(tǒng)，標(biāo)定機(jī)器人狀態(tài)完成巡線記錄，下線。

在上述的巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法，所述的步驟1中，巡檢機(jī)器人的初始化具體操作如下：

步驟2.1，定義觸發(fā)傳感器。機(jī)器人面向檔段的操作由GPS觸發(fā)，而面向桿塔的操作則由檢障傳感器觸發(fā)，面向巡檢結(jié)束操作由桿塔或檔段計(jì)數(shù)器到觸發(fā)。

步驟2.2，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行初始化。初始化包括：機(jī)器人行駛線路的結(jié)構(gòu)型式，上線安裝處所對(duì)應(yīng)的桿塔號(hào)(起始桿塔)，機(jī)器人巡線預(yù)定的終止桿塔號(hào)，機(jī)器人的行駛方向及其桿塔號(hào)的增減量定義，定義機(jī)器人的起始操作是面向檔段還是面向桿塔，以上線桿塔對(duì)GPS的標(biāo)定。

在上述的巡線機(jī)器人GIS-GPS導(dǎo)航方法，所述的步驟2中，依據(jù)GIS自主導(dǎo)航信息和巡檢要求進(jìn)行巡檢規(guī)劃，實(shí)時(shí)向地面基站反饋位置信息的具體步驟如下：

步驟3.1，若機(jī)器人當(dāng)前運(yùn)行滿足面向檔段的操作，則執(zhí)行本步算法，否則，則轉(zhuǎn)向步驟3.1或步驟3.2，用檔段號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索，獲取當(dāng)前運(yùn)行檔段的移動(dòng)和巡檢參數(shù)。