[發明專利]一種基于北斗系統的變電站巡檢機器人重定位系統及方法

有效

• 申請號: 202010597063.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111702763B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 劉曦;常政威;覃懇;鮮開義;查盛;楊利萍
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院;深圳市朗馳欣創科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J11/00;B25J19/02;B25J19/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張超

1.一種基于北斗系統的變電站巡檢機器人重定位系統，包括北斗系統，其特征在于，還包括：巡檢機器人和重定位系統，所述巡檢機器人沿指定路徑對變電站的運行狀態進行監測，所述重定位系統對脫離路徑的巡檢機器人重定位并重新規劃其行進路徑；所述重定位系統包括：北斗地基、雙天線定位單元、慣性導航單元、里程計、雙目立體視覺相機和激光雷達；

所述北斗地基設有系統基站，其用于觀測并接收北斗系統衛星信號并增強基站周圍5G信號，5G信號覆蓋于變電站周圍實現高精度定位；

所述雙天線定位單元裝設有北斗模塊，其通過北斗系統定位巡檢 機器人，并對巡檢機器人的姿態實現姿態計算來獲取巡檢 機器人運行的航向角和俯向角；

所述慣性導航單元，其用于測量巡檢機器人行駛過程中三軸的加速度以及角速度，并獲取角度變化量和位移變化量；

所述里程計用于獲取巡檢機器人的位移變化量以及航向角；

所述激光雷達通過采集點云數據用于構建地圖并對巡檢機器人定位；

所述雙目立體視覺相機用于采集圖片信息，構建3D地圖與識別變電站特有標識；

所述系統基站設有綜合處理單元，所述綜合處理單元用于融合并處理北斗衛星信號、雙天線定位單元、慣性導航單元、里程計、激光雷達和雙目立體視覺相機采集的信息，并將處理后的信息對比巡檢 機器人的位置與姿態，判定巡檢 機器人的位置與行進路線實現重定位，并將判定結果傳遞給系統基站；

所述雙天線定位單元與北斗基站，通過衛星實時差分定位法與雙天線定位單元結合來測量巡檢機器人的位置與姿態傳遞給綜合處理單元；

所述慣性導航單元與里程計采集的信息結合，并將結合的信息傳遞給綜合處理單元；

所述雙目立體視覺相機構建變電站3D地圖并用激光雷達對3D地圖數據進行修正并反饋給綜合處理單元；

所述綜合處理單元比對采集的信息，通過自適應擴展卡爾曼濾波算法建立誤差模型并輸出位置與姿態的最優解；

所述巡檢機器人設有報警裝置和緊急停機裝置，所述報警裝置和緊急停機裝置與北斗系統信號交互。

2.一種基于北斗系統的變電站巡檢機器人重定位系統的變電站巡檢機器人重定位方法，包括步驟：

S1：在北斗地基增加系統基站并與雙天線定位單元一同構建高精度北斗定位系統，通過衛星實時局域差分定位法與雙天線定位單元來測量巡檢機器人的位置與姿態；

S2：通過慣性導航與里程計輸出巡檢 機器人的姿態與位置信息；

S3：借助SLAM算法構建地圖，在構建地圖過程中對巡檢機器人的位置與姿態進行坐標轉換，讓衛星定位輸出巡檢機器人在該地圖中的相對位置；

S4：當巡檢機器人處于工作狀態，系統基站識別地圖輸出的相對位姿，將與其他傳感器輸出的位姿信息融合輸出，并篩選最優位姿信息后，將最優位姿信息傳輸于慣性傳感器與里程計，慣性傳感器與里程計根據最優位姿信息調整巡檢機器人行進路線；

S5：對比北斗系統輸出的定位信息與其他傳感器輸出的定位信息，將輸出差別過大或激光雷達特征點不足的情況生成報警信號，將巡檢 機器人視為遭劫持或發生脫軌并重新啟動北斗系統，并對巡檢機器人進行二次定位；

S51：在北斗系統二次定位后，調出變電站地圖并判定巡檢機器人位于地圖內的位置；

S511：在變電站地圖中設置限制區域；

S512：在北斗系統監測巡檢機器人駛向限制區域時，北斗系統生成調停信息；

S513：當巡檢機器人可通過規劃路線前行避開限制區域時，則實時監測巡檢機器人的行進路線；

S514：當巡檢機器人無法通過重新規劃路線避開限制區域時，則發送信號給巡檢機器人的緊急調停裝置，使巡檢機器人關機停止運行；

S52：當巡檢機器人位于地圖內，則北斗系統將信息傳遞于慣性傳感器與里程計并重新規劃巡檢機器人的行進路徑；

S53：當巡檢機器人位于地圖外或無法按重規劃路徑行駛時，則啟動報警請求人工協助。