[發(fā)明專利]清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110425353.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN102433907A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙江海;章小建;夏永彬;方世輝;陳丹惠;駱長俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): E02F5/28
• 分類號(hào): E02F5/28
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 朱小杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人清淤領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種用于清淤機(jī)器人作業(yè)的基于激光測(cè)距傳感器的窨井定位裝置及方法。

背景技術(shù)

抓斗式清淤機(jī)是為有效清除城市窨井淤積物而生產(chǎn)的機(jī)械。目前清淤機(jī)種類較多，清淤方式也各不相同。現(xiàn)在的清淤機(jī)械存在一些不足，如需耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力，作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)效率低，而且為手工操作，自動(dòng)化程度低。研制能自動(dòng)清淤的機(jī)器人取代傳統(tǒng)人工操作的清淤機(jī)，不但能實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，也能提高工作效率。窨井自動(dòng)定位是清淤機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)之一。現(xiàn)有的機(jī)器人定位方法如文獻(xiàn)“一種基于視覺的移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)”(董再勵(lì)，郝穎明，朱楓.《中國圖像圖形學(xué)報(bào)》，2000，5A(08)，pp.688～692.)報(bào)道的視覺定位方法，抗干擾性不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

窨井自動(dòng)定位是清淤機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)之一，而超聲波定位精度低，視覺定位抗干擾性差，針對(duì)這一問題，本發(fā)明提供一種清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位裝置及方法，有效提高清淤機(jī)器人對(duì)窨井定位的精確性和可靠性，為清淤機(jī)器人在惡劣戶外環(huán)境下的高效作業(yè)提供了有力的技術(shù)保障。

一種清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位裝置，具有基板，基板上設(shè)有滑軌，基板兩端設(shè)有2個(gè)支座，上述之座之間架設(shè)有絲杠，絲杠上設(shè)有形成螺旋副的螺母，上述螺母下方設(shè)有用來導(dǎo)向的支撐板，支撐板與基板上的滑軌配合，螺母上方的支撐板上安裝有激光測(cè)距傳感器，且上述絲杠一端設(shè)有軸向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，螺母上設(shè)有用來驅(qū)動(dòng)激光測(cè)距傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)的周向驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

一種清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位方法如下：

1、放置標(biāo)桿在窨井蓋的中心上，上述標(biāo)桿為一段粗細(xì)相間的5段圓柱體結(jié)構(gòu)，即從上往下依次為細(xì)、粗、細(xì)、粗、細(xì)5段間隔分布圓柱體，且將第2段粗圓柱體中間位置設(shè)為1號(hào)特征位，將第3段細(xì)圓柱體中間位置設(shè)為2號(hào)特征位，將第4段粗圓柱體中間位置設(shè)為3號(hào)特征位；

2、控制裝置的激光測(cè)距傳感器沿所述絲杠移動(dòng)至與所述標(biāo)桿的1號(hào)特征位高度平齊，并進(jìn)行掃描，得到與所述標(biāo)桿1號(hào)特征位對(duì)應(yīng)的粗圓柱體的直徑；

3、控制所述激光測(cè)距傳感器沿絲杠向下移動(dòng)一段距離到達(dá)標(biāo)桿2號(hào)特征位高度，進(jìn)行掃描，得到與標(biāo)桿的2號(hào)特征位對(duì)應(yīng)的細(xì)圓柱體的直徑；

4、控制所述激光測(cè)距傳感器再沿絲杠下移一段距離到達(dá)標(biāo)桿3號(hào)特征位高度，進(jìn)行掃描，得到與所述標(biāo)桿的3號(hào)特征位對(duì)應(yīng)的粗圓柱體的直徑；

5、將上述第2、第3和第4步得到的標(biāo)桿三個(gè)特征位對(duì)應(yīng)的圓柱體直徑數(shù)據(jù)，與清淤機(jī)器人控制系統(tǒng)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)桿進(jìn)行特征尺寸匹配，匹配正確后，計(jì)算出窨井相對(duì)清淤機(jī)器人的相對(duì)位置。

本發(fā)明提出一種用于清淤機(jī)器人的基于激光測(cè)距技術(shù)的窨井自動(dòng)定位裝置及方法，與現(xiàn)有的機(jī)器人定位技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提出的窨井定位裝置和方法，通過標(biāo)桿特征位尺寸匹配方法，有效消除作業(yè)環(huán)境中樹木，路燈等物體的干擾，定位準(zhǔn)確性高；

2、本發(fā)明提出的激光掃描定位裝置，結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，能廣泛應(yīng)用于城市窨井清淤等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工作示意圖。

圖3為本發(fā)明工作時(shí)標(biāo)桿示意圖。

圖4為本發(fā)明清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作更詳盡的說明。

見圖1、2和圖3，本發(fā)明清淤機(jī)器人激光掃描窨井定位裝置包括基板1、2個(gè)支座2、支撐板3和滑軌31、絲杠8和螺母5、軸向驅(qū)動(dòng)電機(jī)4和周向驅(qū)動(dòng)電機(jī)6、激光測(cè)距傳感器7。上述2個(gè)支座設(shè)在基板兩端，滑軌31安裝在基板上。上述絲杠8和螺母5構(gòu)成的絲杠螺母螺旋副架設(shè)在2個(gè)支座2上，縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)4安裝在絲杠一端，用來驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，并通過絲杠、螺母螺旋副運(yùn)動(dòng)，最終驅(qū)動(dòng)激光測(cè)距傳感器7沿絲杠8移動(dòng)，到達(dá)需要的高度位置進(jìn)行掃描作業(yè)。

上述支撐板3安裝在與所述絲杠8配合的螺母5下方，且與基板上滑軌31配合，當(dāng)絲杠、螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑軌能夠保證螺母連同安裝在螺母上的驅(qū)動(dòng)激光測(cè)距傳感器7沿絲杠移動(dòng)，安裝在支撐板上的周向驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的輸出軸連接激光測(cè)距傳感器7，能帶動(dòng)激光測(cè)距傳感器7旋轉(zhuǎn)，對(duì)窨井上放置的標(biāo)桿的特征位進(jìn)行掃描。