[發明專利]用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法及系統

在審

• 申請號: 202211460568.2
• 申請日: 2022-11-17
• 公開（公告）號: CN115718492A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 孟健;肖鵬;左新斌;張斌;孫志周;陳天順;董旭;王媛媛;楊尚偉;劉樹仁;張偉
• 申請（專利權）人: 國網智能科技股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，包括：

獲取綜合管廊三維點云信息，并對三維點云信息進行預處理；

將預處理后的三維點云信息分割為N個平面，分別對N個平面求取法向量；

基于求得的法向量，采用粒子濾波算法，實時檢測管廊的延伸方向；

控制巡檢機器人沿著管廊的延伸方向運動，實現巡檢機器人的無全局地圖自主導航。

2.如權利要求1所述的一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，對三維點云信息進行預處理，具體包括：使用統計濾波器或半徑濾波器去除孤立點，使用體素濾波器降采樣。

3.如權利要求1所述的一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，使用RANSAC方法將預處理后的三維點云信息分割為N個平面。

4.如權利要求1所述的一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，基于求得的法向量，采用粒子濾波算法，實時檢測管廊的延伸方向，具體過程為：

初始化M個三維向量，將三維向量單位化；

每一個單位化后的三維向量作為一個粒子，計算粒子的權重；

選取所有粒子中權重最大的粒子，若該粒子的權重超過設定的閾值，則該粒子對應的方向即為管廊延伸方向；若該粒子的權重沒有超過設定的閾值，則管廊延伸方向存在歧義，減小綜合管廊三維點云的掃描距離，重新判定管廊延伸方向；若最大粒子權重仍未超過設定的閾值，則判定到達管廊的終點。

5.如權利要求4所述的一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，計算粒子權重的方法為：

其中，n_i表示每一個平面求取的法向量，i為1到N的整數；k_jn為單位化后的三維向量，p_i表示每一個平面中點云的數量。

6.如權利要求4所述的一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，其特征在于，所述設定的閾值為q為閾值系數，q∈(0,1)。

7.一種用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航系統，其特征在于，包括：

三維點云獲取模塊，用于獲取綜合管廊三維點云信息，并對三維點云信息進行預處理；

點云分割模塊，用于將預處理后的三維點云信息分割為N個平面，分別對N個平面求取法向量；

管廊延伸方向檢測模塊，用于基于求得的法向量，采用粒子濾波算法，實時檢測管廊的延伸方向；

機器人導航模塊，用于控制巡檢機器人沿著管廊的延伸方向運動，實現巡檢機器人的無全局地圖自主導航。

8.一種巡檢機器人，其特征在于，采用權利要求1-6中任一項所述的用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法，進行巡檢機器人的導航。

9.一種終端設備，其包括處理器和存儲器，處理器用于實現各指令；存儲器用于存儲多條指令，其特征在于，所述指令適于由處理器加載并執行權利要求1-6任一項所述的用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其中存儲有多條指令，其特征在于，所述指令適于由終端設備的處理器加載并執行權利要求1-6任一項所述的用于綜合管廊巡檢的足式機器人自主導航方法。