[發明專利]基于目標檢測和SLAM構圖的智能巡檢系統及方法

在審

• 申請號: 202210188083.6
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114527763A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 付炎平;夏敬文;郭行騫;周波
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發明涉及一種基于目標檢測和SLAM構圖的智能巡檢系統及方法，系統包括：ROS機器人管理單元、慣性測量單元、SLAM算法構圖單元、目標檢測單元、網絡通信單元、自主導航單元；所述自主導航單元與所述ROS機器人管理單元連接，所述ROS機器人管理單元分別與所述慣性測量單元、SLAM算法構圖單元、網絡通信單元連接和所述目標檢測單元連接。本申請通過深度學習技術來進行危險區域的巡檢，以解決人工巡檢中存在的消耗人力巨大、巡檢速度慢等一系列的問題，能夠保障工作人員的人身安全。

技術領域

本發明涉及人工智能與機器人技術領域，特別是涉及一種基于目標檢測和SLAM構圖的智能巡檢系統及方法。

背景技術

隨著人工智能和機器人技術快速發展，移動機器人在生產車間、物流倉庫、變電站等場合的應用逐漸增加。由于機器人所處的工作環境較為復雜，其建圖導航和運動控制的難度也相應增加。

當前，國內機器人巡檢一直作為人工巡視的補充手段，與人工巡視同步開展，如變電站采用人工巡檢的方式，一次至少花費2-3個小時，每次巡視至少兩名運維人員，需要耗費大量的人力。巡檢人員在設備巡檢的過程中需要嚴格按照安全規程，及時發現、及時消除事故隱患。但是例如高壓管道漏氣、設備外形改變、聲響異常這種漸變的物理現象，如果巡檢人員沒有及時發現，或發現處理不夠及時，就會造成嚴重的事故。

智能移動機器人在自主性地執行外部任務時，往往需要自主導航系統或者定位技術的輔助，使得機器人能夠根據系統地圖提升移動至目的地，從而執行任務。然而對于目前常用的定位系統，例如GPS，在存在遮擋條件或者在室內執行任務時，往往會出現定位不準，無法識別區域位置等問題，這使得機器人在移動過程中無法正確地進行判斷，很可能無法移動至目的地。

因此，機器人的定位與導航逐漸成為該領域研究的熱點問題，解決該問題的關鍵是同時定位和地圖構建(SimultaneousLocalization and Mapping，SLAM)技術。SLAM技術可以分為激光SLAM和視覺SLAM兩大類，目前激光雷達SLAM在全向移動機器人平臺上的應用還比較少見，存在較大的發展空間。

發明內容

本發明采用激光SLAM搭配視覺攝像頭，解決室內環境的物體定位及地圖構建問題，采用開源ROS機器人操作平臺來設計智能小車的控制系統，具備易掌握，易修改，易控制以及功能可擴展性強等特點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

基于目標檢測和SLAM構圖的智能巡檢系統，包括：

ROS機器人管理單元：用于對各模塊單元之間建立通訊機制，使各模塊單元之間能夠協調運行；

慣性測量單元：用于測得所述巡檢機器人的加速度和位姿，以及坐標系的比例分量，并將所述比例分量轉換到導航坐標系中，得到所述機器人在導航參考坐標系中的位置；

SLAM算法構圖單元：用于實現對所述巡檢機器人所處未知環境的2D地圖構建；

目標檢測單元：用于對所述巡檢機器人捕獲的圖片經過目標檢測算法處理后以視頻的形式傳送處理結果；

網絡通信單元：用于與移動終端進行通信；

自主導航單元：根據ROS機器人管理單元結合慣性測量單元的加速度和位姿及坐標變換樹、目標檢測單元的實時檢測結果、SLAM算法構圖單元構建的地圖和網絡通信單元的控制信號，為所述巡檢機器人輸出目標位置及安全速度,使巡檢機器人能夠動態避障、規劃路線、自主導航；

所述自主導航單元與所述ROS機器人管理單元連接，所述ROS機器人管理單元分別與所述慣性測量單元、SLAM算法構圖單元、網絡通信單元連接和所述目標檢測單元連接。