[實用新型]一種長隧道的移動機器人定位與避障系統

有效

• 申請號: 201921748879.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN210626980U
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 宋韜;樂宇倚;莢啟波;李育文
• 申請（專利權）人: 上海機器人產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本實用新型涉及一種長隧道的移動機器人定位與避障系統，其特征在于，包括分別設于移動機器人前后兩側的兩個激光雷達、沿移動機器人周向均勻布置的至少四個超聲波測距模塊、設于移動機器人頂面的兩個三維相機、設于移動機器人底面的PGV模塊、在長隧道內的地面上沿移動機器人規劃的行徑方向設置且與PGV模塊相配合的導航碼帶、設于長隧道內壁上且與激光雷達相配合的多個高反光率標簽；兩個激光雷達位于移動機器人的對角線上，兩個激光雷達分別向前、向后發出激光束。本實用新型使用激光雷達、超聲波測距模塊、三維相機和PGV模塊作為移動機器人定位和避障的依據可以使移動機器人勝任長隧道內復雜環境的巡檢工作，確保工作人員的人身安全。

技術領域

本實用新型涉及一種移動機器人在已知環境的長隧道內的定位避障系統，具體是一種基于激光雷達、超聲波測距模塊、三維相機和PGV系統的定位及避障系統，屬于機器人技術領域。

背景技術

傳統的隧道線路運行巡視和檢修工作只是按照周期機械地進行，較難開展狀態監測和狀態檢修工作，對巡視間隔期內可能發生的情況不能實時掌控。

目前隧道內實際環境對于人工檢測工作要求高、難度大，隧道內過道狹窄，線纜層架較寬，光線不佳，高層和底層檢測都極為不便。此外，隧道環境相對封閉，通風不暢，悶熱潮濕，多種有害氣體含量通常較高，對人員人身安全產生極大影響。

在當前情況下，既要保證線纜不會因隧道非法入侵、隧道積水、隧道溫度過高、線纜本體溫度過高、接地電流過大、局部放電過強等問題引發安全事故，又要確保隧道內積水與氣體濃度不影響到隧道內工作人員的生命安全。相比之下，應用移動機器人完成在長隧道內的巡視檢修不僅能確保工作人員的人身安全，也能靈活的進行任務調度，隨時完成排查。

現有的移動機器人大多利用在機器人行走路線上鋪設的電磁導引路線來完成定位功能，但由于長隧道內的環境復雜，可能對電磁導引造成干擾，導致無法完成對移動機器人的引導工作。

發明內容

本實用新型的目的是：提供一種專用于對長隧道內的移動機器人進行引導工作的系統。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種長隧道的移動機器人定位與避障系統，其特征在于，包括分別設于移動機器人前后兩側的兩個激光雷達、沿移動機器人周向均勻布置的至少四個超聲波測距模塊、設于移動機器人頂面的兩個三維相機、設于移動機器人底面的PGV模塊、在長隧道內的地面上沿移動機器人規劃的行徑方向設置且與PGV模塊相配合的導航碼帶、設于長隧道內壁上且與激光雷達相配合的多個高反光率標簽；兩個激光雷達位于移動機器人的對角線上，兩個激光雷達分別向前、向后發出激光束；兩個三維相機與移動機器人頂角之間呈一夾角，使得其中一個三維相機傾斜向上地向左方拍攝，另一個三維相機傾斜向上地向右方拍攝。

優選地，還包括設于所述導航碼帶旁且與所述PGV模塊相配合的多個二維碼，所有二維碼間隔一定距離布置，每個二維碼包含有當前位置的地標信息。

優選地，所述三維相機與所述移動機器人頂角之間的夾角為45度。

優選地，所述激光雷達的探測范圍為正前方270°的扇形平面。

優選地，所述超聲波測距模塊提供正面0.5m內的非接觸式距離檢測。

本實用新型相對于現有技術取得了以下技術效果：

1、使用激光雷達、超聲波測距模塊、三維相機和PGV模塊作為移動機器人定位和避障的依據可以使移動機器人勝任長隧道內復雜環境的巡檢工作，確保工作人員的人身安全。

2、利用激光雷達、超聲波測距模塊和三維相機檢測周邊環境所得的數據，經處理后可以完成隧道空間內的避障。

3、利用激光雷達和PGV系統檢測高反光率標簽、導航碼帶和二維碼所得數據，經處理后可以完成隧道空間內的定位。

附圖說明