[發明專利]用于橋梁檢測的三維巡航方法及系統

有效

• 申請號: 201811409108.0
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109542116B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 楊建喜;周應新;張林磊;樊思林;張開洪;吳尚峰;陳楠男;胡興云
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學;云南武易高速公路建設指揮部
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開了一種用于橋梁檢測的三維巡航方法，包括建立橋梁三維模型，根據橋梁三維模型規劃檢測點，根據檢測點生成巡航路徑，根據巡航路徑上的路徑點解算巡航姿態，建立路徑點坐標集合與循航姿態集合的對應關系，并輸入給飛爬兩棲機器人，飛爬機器人執行三維自動巡航程序進行巡航。本發明還公開了一種用于橋梁檢測的三維巡航系統，包括搭載有橋梁檢測裝置的飛爬兩棲機器人以及能夠與飛爬兩棲機器人進行無線通信的地面控制臺。本發明解決了現有技術中檢測效率低、容易漏檢以及容易發生安全事故的技術問題，能夠實現對橋梁的自動巡航檢測，提高檢測效率。

技術領域

本發明涉及橋梁檢測領域，具體涉及一種檢測橋梁的巡航方法與系統。

背景技術

隨著無人機技術的發展，無人機廣泛用于各種工程技術領域，在橋梁檢測中也逐漸采用了無人機技術，特別是飛爬兩棲機器人，飛爬兩棲機器人具有飛行、爬行和棲息三種狀態，并能夠實現三種狀態下的切換，如中國專利“一種飛行和爬壁兩棲機器人及其控制方法(公開號CN103192987B)”、中國專利“一種能飛行的爬墻機器人(公開號CN107539054A)”。目前主要采用人工遠程遙控的方式對橋梁進行檢測，存在操作難度高、效率低、容易漏檢的缺點。另外，橋梁結構存在如梯形、弧形等異形區域，并非完全的平整區域。如果無人機完全按照二維平面上規劃出的巡航路徑，容易與橋梁表面發生碰撞、無法順利駐停，甚至墜機等安全事故，導致橋梁檢測無法正常進行。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種用于橋梁檢測的三維巡航方法，解決現有技術中檢測效率低、容易漏檢以及容易發生安全事故的技術問題，能夠實現對橋梁的自動巡航檢測，提高檢測效率。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：一種用于橋梁檢測的三維巡航方法，采用飛爬兩棲機器人，所述飛爬兩棲機器人包括飛行模塊和爬行模塊，所述爬行模塊上設有吸附裝置，飛爬兩棲機器人的主控模塊連接有GPS定位模塊，所述飛爬兩棲機器人搭載有橋梁檢測裝置，包括以下步驟：

步驟1：在空間3維坐標系中建立橋梁三維模型；

步驟2：在橋梁三維模型中指定待檢測區域，并根據待檢測區域的幾何形狀、檢測要求和橋梁檢測裝置的檢測范圍，在待檢測區域上規劃出對應的檢測點，檢測點即為飛爬兩棲機器人的駐停點；

步驟3：在空間3維坐標系中選擇起點，并從起點開始依次連接相鄰的檢測點，從而得到覆蓋全部檢測點的巡航路徑；

步驟4：將空間3維坐標系中的巡航路徑變換到地球坐標系中，并在地球坐標系中的巡航路徑上挑選若干路徑點坐標，形成路徑點坐標集合；其中，路徑點包含全部檢測點，并且對作為檢測點的路徑點進行駐停標識；相鄰路徑點坐標的距離大于GPS定位模塊的精度并小于或等于相鄰檢測點的距離；

步驟5：遍歷巡航路徑，依次解算飛爬兩棲機器人從上一路徑點到達下一相鄰路徑點所需的運動姿態，從而獲得巡航姿態集合；所述運動姿態包括運動角度、運動距離以及運動模式，其中運動模式包括飛行模式與爬行模式；

步驟6：建立路徑點坐標集合與巡航姿態集合的對應關系，并輸入給飛爬兩棲機器人；然后，將飛爬兩棲機器人放置到起點位置，飛爬兩棲機器人啟動GPS定位模塊的定位功能；

步驟7：飛爬兩棲機器人實時獲取在地球坐標系中當前位置的當前定位坐標，并遍歷路徑點坐標集合，判斷當前定位坐標是否屬于路徑點坐標集合；

若當前定位坐標屬于路徑點坐標集合，表明飛爬兩棲機器人到達了路徑點上，進入步驟9：

若當前定位坐標不屬于路徑點坐標集合，則進入步驟8；

步驟8：飛爬兩棲機器人繼續保持當前運動姿態，并回到步驟7；