[發明專利]一種變電站巡檢機器人路線規劃導航方法

有效

• 申請號: 201610967289.3
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106525025B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 王軍華;代中余;張坤
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發明涉及一種變電站巡檢機器人路線規劃導航方法，機器人首先繞變電站行走一周，生成變電站二維格柵化地圖；然后掃描變電站設備圖像信息，選擇特征圖像作為道路和設備識別依據；并規劃最優巡檢路徑；接著掃描周邊環境信息，生成周邊環境二維格柵化地圖，將周邊環境地圖與變電站地圖對比，識別出巡檢機器人所處位置，實現粗定位；然后獲取周圍設備圖像信息，將周圍設備圖像信息與設備特征圖像對比識別自身位置，矯正地圖匹配環節的誤差，實現更高精度的定位；最后檢驗地圖匹配定位和視覺定位是否在同一區域，若在同一區域證明定位準確；若不在同一區域，說明定位出現錯誤，重新進行地圖匹配定位和視覺定位。大大提高了定位導航的可靠性和準確度。

技術領域

本發明屬于變電站巡檢機器人的導航系統，尤其涉及一種基于地圖匹配和視覺定位誤差矯正的變電站巡檢機器人路線規劃導航方法。

背景技術

變電站設備巡檢機器人以自主或遙控的方式，在無人值守或少人值守的變電站對室外高壓設備進行巡檢，可及時發現電力設備的熱缺陷、異物懸掛等設備異常現象。可以根據操作人員在基站的任務操作或預先設定的任務，自動進行變電站內的全局路徑規劃，通過攜帶的各種傳感器，完成變電站設備的圖像巡檢、設備儀表的自動識別、一次設備的紅外檢測等，并記錄設備信息，提供異常報警。

在變電站巡檢機器人相關技術研究中，導航技術屬于其核心技術，是實現智能化自主移動的關鍵技術。目前常見的導航方式有電磁導航、慣性導航、視覺導航、差分GPS導航等等。電磁導航基于磁軌跡和路面特殊布置的無線射頻識別(RFID)標簽，實現巡檢機器人的最優路徑規劃和雙向行走，鋪設大面積磁條施工復雜，干擾變電站正常作業。慣性導航技術簡單，但有累積誤差，長時間工作穩定性差。完全依靠視覺導航，算法復雜且對處理器性能要求太高，同時由于變電站中設備外形單一，識別難度大。變電站強磁場干擾GPS信號，依靠GPS定位穩定性差。其他導航方法也存在精度低、穩定性差等諸多問題。

發明內容

本發明旨在解決上述缺陷，提供一種定位精度高和穩定性好的變電站巡檢機器人導航方法及系統。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種變電站巡檢機器人路線規劃導航方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，變電站地圖繪制步驟：巡檢機器人上攜帶的激光雷達掃描變電站環境信息，繞變電站行走一周，生成變電站二維地圖；基于設定大小的方格，將變電站地圖處理成二維格柵化地圖，存儲于內存中；獲取變電站二維格柵化地圖的具體操作方法如下：

步驟1.1，將激光雷達置于旋轉云臺上，云臺按照設定好的角速度旋轉，本發明轉速設置為30轉/分，云臺可設置轉速范圍為20轉/分-60轉/分；

具體的，旋轉云臺必須能夠承受激光雷達重量，本發明選擇可承重5kg的旋轉云臺；

步驟1.2，激光雷達發射激光束，記下發射時刻t₁，遇到障礙物后返回，接收端接收到返回的激光束后，記下接收時刻t₂，由發射到接收所用時間計算出巡檢機器人到障礙物的距離X，

c為真空中光速，這里取值為2.9979×10⁸m/s；

同時記下發射激光束時刻云臺的旋轉角度θ，該時刻探測的地圖信息為(X₁，θ₁)；將巡檢機器人處于該位置各時刻的距離和角度信息(X_i，θ_i))存入二維數組A(X_i，θ_i)，生成變電站局部地圖；

巡檢機器人繞變電站一周，以初始時刻為基準，合并各局部地圖的相同部分，將各局部地圖拼接為變電站地圖；