[發(fā)明專利]基于機(jī)器人平臺(tái)的隧道激光點(diǎn)云采集方法及機(jī)器人系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011501913.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112729252B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余建偉;李清泉;陳智鵬;廖江海;熊智敏;毛慶洲;熊永鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市數(shù)字城市工程研究中心;深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/04
• 分類號(hào): G01C11/04;G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉文求;朱陽(yáng)波

本發(fā)明所提供的基于機(jī)器人平臺(tái)的隧道激光點(diǎn)云采集方法及機(jī)器人系統(tǒng)，所述方法包括：獲取當(dāng)前第一位置、當(dāng)前第一姿態(tài)及隧道內(nèi)預(yù)設(shè)控制點(diǎn)，確定當(dāng)前第一激光點(diǎn)云；根據(jù)所述預(yù)設(shè)控制點(diǎn)糾正所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前第一姿態(tài)，得到當(dāng)前第二位置和當(dāng)前第二姿態(tài)；建立所述當(dāng)前第二位置、所述當(dāng)前第二姿態(tài)與預(yù)設(shè)路線之間的匹配關(guān)系，確定導(dǎo)航路線；根據(jù)所述當(dāng)前第二位置、所述當(dāng)前第二姿態(tài)和所述導(dǎo)航路線，確定隧道三維點(diǎn)云。本發(fā)明能夠得到高精度的隧道三維點(diǎn)云，且節(jié)省了人工測(cè)量環(huán)節(jié)，提高了測(cè)量精度、效率和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是基于機(jī)器人平臺(tái)的隧道激光點(diǎn)云采集方法及機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在隧道交通設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，為保證隧道交通設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)的安全合理性，需要對(duì)隧道進(jìn)行多次分階段的精密測(cè)量，以獲取隧道的測(cè)繪和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，便于在隧道施工設(shè)計(jì)階段根據(jù)實(shí)際施工情況與規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)比，以進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡；在隧道竣工階段，需要與設(shè)計(jì)好的BIM模型進(jìn)行比較，以作為工程驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)；在隧道運(yùn)營(yíng)階段，對(duì)隧道進(jìn)行維護(hù)保證其正常使用。

傳統(tǒng)的測(cè)量方式是專業(yè)人員通過(guò)測(cè)量工具對(duì)隧道進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而評(píng)估隧道的安全性和需要改進(jìn)的方面。

但由于隧道的特殊性和作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性，通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)量方式則存在測(cè)量精度低、測(cè)量周期長(zhǎng)、測(cè)量效率低以及不能保障測(cè)量人員自身安全的問(wèn)題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，有待改進(jìn)與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供基于機(jī)器人平臺(tái)的隧道激光點(diǎn)云采集方法及機(jī)器人系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的對(duì)隧道進(jìn)行測(cè)量存在測(cè)量精度低、測(cè)量周期長(zhǎng)、測(cè)量效率低以及不能保障測(cè)量人員自身安全的問(wèn)題。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

獲取當(dāng)前第一位置、當(dāng)前第一姿態(tài)及隧道內(nèi)預(yù)設(shè)控制點(diǎn)，確定當(dāng)前第一激光點(diǎn)云；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)控制點(diǎn)糾正所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前第一姿態(tài)，得到當(dāng)前第二位置和當(dāng)前第二姿態(tài)；

建立所述當(dāng)前第二位置、所述當(dāng)前第二姿態(tài)與預(yù)設(shè)路線之間的匹配關(guān)系，確定導(dǎo)航路線；

根據(jù)所述當(dāng)前第二位置、所述當(dāng)前第二姿態(tài)和所述導(dǎo)航路線，確定隧道三維點(diǎn)云。

進(jìn)一步地，所述建立所述當(dāng)前第二位置、所述當(dāng)前第二姿態(tài)與預(yù)設(shè)路線之間的匹配關(guān)系，確定導(dǎo)航路線包括：

通過(guò)地圖匹配算法，建立所述當(dāng)前第二位置與所述預(yù)設(shè)路線的匹配關(guān)系；

根據(jù)所述匹配關(guān)系確定所述當(dāng)前第二位置和所述當(dāng)前第二姿態(tài)與所述預(yù)設(shè)路線之間的偏差參數(shù)；

按照所述偏差參數(shù)調(diào)整行進(jìn)過(guò)程中的行進(jìn)參數(shù)，得到所述導(dǎo)航路線。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述預(yù)設(shè)控制點(diǎn)糾正所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前第一姿態(tài)，得到當(dāng)前第二位置和當(dāng)前第二姿態(tài)包括：

對(duì)比所述預(yù)設(shè)控制點(diǎn)的觀測(cè)坐標(biāo)與多個(gè)預(yù)先實(shí)測(cè)得到的控制點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)，確定觀測(cè)所述預(yù)設(shè)控制點(diǎn)的觀測(cè)誤差；

根據(jù)所述觀測(cè)誤差對(duì)所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前一姿態(tài)進(jìn)行糾正，得到所述當(dāng)前第二位置和所述當(dāng)前第二姿態(tài)。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述觀測(cè)誤差對(duì)所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前一姿態(tài)進(jìn)行糾正，得到所述當(dāng)前第二位置和所述當(dāng)前第二姿態(tài)包括：

獲取行進(jìn)過(guò)程中的位置增量，根據(jù)所述位置增量確定所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前第一姿態(tài)的慣性殘差；

將所述慣性殘差和所述觀測(cè)誤差作為擴(kuò)展卡爾曼濾波模型的輸入，輸出對(duì)所述當(dāng)前第一位置和所述當(dāng)前第一姿態(tài)的誤差修正量；