[發明專利]基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀

在審

• 申請號: 202111293635.1
• 申請日: 2021-11-03
• 公開（公告）號: CN113884574A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 郭保華;皇甫俊杰;杜天文;陳薪輝;丁波;郭慶文;陳巖;康繼春;李香紅;宋暉穎;榮騰龍;董卓
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，包括機器人、相互通信的工控機控制系統和單片機控制系統；所述工控機控制系統連接運動控制系統，所述單片機控制系統連接測量系統；

所述運動控制系統包括機器人操作系統和路徑規劃系統；所述機器人操作系統基于所述機器人發射的激光雷達SLAM在行進過程中進行格柵地圖創建；所述路徑規劃系統用于在格柵地圖中規劃點，并進行全局路徑規劃沒并根據所述全局路徑對所述機器人進行定位導航；所述機器人操作系統將所述格柵地圖和定位導航數據發送至物聯網平臺；

所述測量系統包括安裝在所述機器人上的超聲波模塊和陀螺儀模塊，分別用于測量所述機器人在導航路面行進時的路面縱斷面平整度和坡度，并依次通過單片機控制系統、工控機控制系統上傳至物聯網平臺；

所述物聯網平臺進行數據融合及展示。

2.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述工控機控制系統接收測量系統測量的數據，結合所述機器人操作系統測得的機器人的位置信息，將二者利用MQTT協議融合并傳輸至所述物聯網平臺。

3.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述物聯網平臺將接收的數據信息傳輸給客戶端進行可視化操作和查看。

4.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述機器人操作系統運用Gmapping算法構建機器人所處環境的二維柵格地圖，在二維格柵地圖上通過A*算法進行多目標點路徑規劃并利用amcl粒子濾波算法進行機器人實時定位。

5.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述超聲波模塊包括設置在機器人中間底部的超聲波探測儀；所述機器人行進過程中遇到面積小于機器人底盤面積的凹陷/凸起時執行如下操作：

獲取機器人前輪和后輪分別經過所述凹陷時陀螺儀模塊檢測的突變數據；

將突變數據發生時間點的超聲波探測儀檢測數據丟棄，以兩次突變數據之間的陀螺儀平穩數據所在時間段內的位于機器人地盤中部的超聲波檢測儀測量數據作為凹陷/凸起的縱斷面深度/高度數值。

6.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述機器人行進過程中遇到面積大于或等于機器人底盤面積的凹陷/凸起時執行如下操作：

機器人車身的傾斜程度θ由陀螺儀積分得出，機器人行進的距離X由所述機器人操作系統訂閱里程計數據得出，根據三角函數原理，機器人此時所處位置的高程H可由公式求出：

H＝X*sinθ。

7.根據權利要求1所述的基于SLAM的智能測路面縱斷面平整度儀，其特征在于，所述路徑規劃系統還包括執行局部路徑規劃的操作：

通過對于所述機器人自身的寬度值設定進行自主導航，行進途中運用dwa算法規劃局部路徑，對全局規劃路徑中的障礙物進行規避。