[發(fā)明專利]一種變電站足式巡檢機(jī)器人安全控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011639735.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112847356B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟健;肖鵬;董旭;李建祥;黃銳;李希智;楊尚偉;許曦普;呂俊濤;左新斌;劉海波;程宏霞
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)智能科技股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種變電站足式巡檢機(jī)器人安全控制方法及系統(tǒng)，包括：獲取機(jī)器人周圍設(shè)定范圍內(nèi)的路面特征信息和待檢電力設(shè)備信息，形成三維點云；將所述三維點云的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；基于足式機(jī)器人尺寸確定其前進(jìn)通道的范圍；基于前進(jìn)通道距離范圍內(nèi)的點云數(shù)量，確定足式機(jī)器人的通行策略。本發(fā)明方法能夠通過抬腳和下蹲的方式實現(xiàn)避障，同時保證足式機(jī)器人在前進(jìn)時擺動腿豎直抬起，避免踢到地面而立面影響平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變電站巡檢機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變電站足式巡檢機(jī)器人安全控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

目前的變電站內(nèi)巡檢機(jī)器人，大多采用輪式機(jī)器人或者履帶式機(jī)器人進(jìn)行巡檢；巡檢過程中，通常采用超聲傳感器、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等檢測環(huán)境中的障礙物，然后停障或通過路徑規(guī)劃繞障。

但是，上述巡檢機(jī)器人僅能夠在平整的路面上運行，而無法實現(xiàn)對于變電站內(nèi)存在臺階、樓梯、石子路面或者門洞等地形的巡檢，其避障方法只考慮平面地圖，平面上一點要么可以通過，要么不可以通過，遇到臺階需要繞過，遇到低矮通道也無法通過，難以實現(xiàn)巡檢區(qū)域全覆蓋。

利用足式機(jī)器人站立高度可調(diào)的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)邁步過坎、下蹲鉆洞等避障動作，但是現(xiàn)有技術(shù)仍無法實現(xiàn)在三維空間中的避障，且足式機(jī)器人抬腳時可能會發(fā)生踢到障礙物影響平衡甚至被障礙物絆倒的情況。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種變電站足式巡檢機(jī)器人安全控制方法及系統(tǒng)，使用傳感器探測環(huán)境的三維輪廓，結(jié)合自身尺寸的先驗信息完成三維避障，從而穿越變電站中的設(shè)備區(qū)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一個方面，提供了一種變電站足式巡檢機(jī)器人安全控制方法，包括：

獲取機(jī)器人周圍設(shè)定范圍內(nèi)的路面特征信息和待檢電力設(shè)備信息，形成三維點云；

將所述三維點云的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

基于足式機(jī)器人尺寸確定其前進(jìn)通道的范圍；

基于前進(jìn)通道范圍內(nèi)的點云數(shù)量，確定足式機(jī)器人的通行策略。

作為進(jìn)一步的方案，所述前進(jìn)通道為具有設(shè)定長度、寬度和高度的三維立體通道結(jié)構(gòu)；所述通道的尺寸根據(jù)足式機(jī)器人的尺寸確定。

作為進(jìn)一步的方案，基于采集到的圖像信息獲取機(jī)器人周圍設(shè)定范圍內(nèi)的路面特征信息和待檢電力設(shè)備信息；對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，利用目標(biāo)檢測模型對圖像進(jìn)行檢測，定位設(shè)定路面區(qū)域或者電力設(shè)備在圖像中的位置，并利用路面特征分類模型或者設(shè)備分類模型對定位后的路面特征或者電力設(shè)備種類進(jìn)行識別。

作為進(jìn)一步的方案，基于前進(jìn)通道范圍內(nèi)的點云數(shù)量，確定足式機(jī)器人的通行策略，具體包括：

如果前進(jìn)通道內(nèi)的點云個數(shù)小于設(shè)定閾值，則認(rèn)為是傳感器噪聲，判定足式機(jī)器人可以通行；

如果點云個數(shù)大于設(shè)定的閾值，切除前進(jìn)通道內(nèi)設(shè)定高度以上或者設(shè)定高度以下的點云數(shù)據(jù)；重新判定剩余點云數(shù)量，若小于設(shè)定閾值，則判定足式機(jī)器人可以通行，否則，判定為有障礙，執(zhí)行避障策略。

作為進(jìn)一步的方案，若切除前進(jìn)通道內(nèi)設(shè)定高度以上的點云數(shù)據(jù)后，剩余點云數(shù)量小于設(shè)定閾值，則控制足式機(jī)器人下蹲至該高度以下通行。

作為進(jìn)一步的方案，若切除前進(jìn)通道內(nèi)設(shè)定高度以下的點云數(shù)據(jù)后，剩余點云數(shù)量小于設(shè)定閾值，則控制足式機(jī)器人跨越該高度通行。

作為進(jìn)一步的方案，控制足式機(jī)器人跨越該高度通行時，采用同速后撤法，使得擺動腿相對于軀干的移動速度與支撐腿相對于軀干的移動速度相同；采用超速后撤法，使擺動腿的后撤速度超過支撐腿的蹬地速度。