[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

本發明公開了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，通過對多種感器技術實現環境特征的多方位提取，并結合環境目標識別、巡航環境綜合分析判斷等技術的實現機器人本體巡航精度、巡航安全性及巡航效率的提升，其技術要點包括：巡檢機器人和重定位系統，將重定位系統內的多個監測裝置采集的信息融合來判定巡檢機器人的行徑路線是否存在偏差，提高了開放式的變電站中的環境適應性，當發生嚴重意外，如機器人被盜或因為機器故障嚴重脫離軌跡時，可通過北斗系統及時定位機器人并做出響應，生成相應的報警或重新規劃巡檢機器人的行徑軌跡。

技術領域

本發明涉及變電站巡檢領域，具體涉及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。

背景技術

近年來，隨著我國電網的快速發展，變電站數量急劇增加。與此同時，變電站值班員數量不足導致變電站的管理出現很多問題，目前采用智能機器人來輔助甚至取代人工對變電站設備進行巡檢,可以有效的降低安全隱患,從而達到對設備進行更加可靠的巡檢。

現階段雖然機器人已在電力巡檢方面有著比較廣泛地應用，但是無線通信技術的不足讓智能機器人在電力巡檢工作中依然存在著一些問題，具體體現在以下方面，過于依賴激光雷達魯棒性不足，當機器人發生劫持或者脫軌，無法實現在已知地圖中的自主重定位功能，而需要人工介入，嚴重影響機器人的巡航效率。

發明內容

本發明通過北斗衛星定位系統與現有的多種定位技術進行融合，解決的技術問題是現有的變電站機器人巡檢系統整體魯棒性不足的問題，目的在于提供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，解決了機器人過于依賴激光雷達定位造成的魯棒性不足，且無法在地圖中進行重定位并繼續執行任務造成巡航效率低下的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于北斗系統的變電站巡檢機器人重定位系統，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，實現覆蓋于變電站周圍的高精度定位；

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航機器人，并對巡航機器人的姿態實現姿態計算來獲取巡航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各方向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，實現激光雷達與計算機視覺結合的VSLAM，并建立GIS便于實現對巡檢機器人識別定位；

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航機器人的位置與姿態，判定巡航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，在綜合處理單元比對結合后采集的信息，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。