具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人
专利汇可以提供具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种具有自主绕障行走功能的变电站巡检 机器人 ，主要包括 机器人控制系统 、与机器人控制系统相连的全局高 精度 定位 和绕障 导航系统 ；所述全局高精度定位和绕障导航系统主要包括载波 相位 实时动态差分GPS、惯性测量单元、 激光雷达 ，用于精确给出机器人在变电站内的 位置 与航向信息， 感知 识别环境中的障碍物；通过巡检机器人进行路径规划和基于触 角 导航 算法 的自主巡检与避障，实现机器人的自主绕障行走功能。本发明可实现高精度、高 频率 的全局定位，并基于触角导航算法实现机器人的自主巡检与避障行走，显著提升了变电站巡检机器人的复杂环境适应性和任务完成效率，减少了人工干预，提高了全自主工作时长。，下面是具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人专利的具体信息内容。
1.一种具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，主要包括机器人控制系统、与机器人控制系统相连的全局高精度定位和绕障导航系统；
所述全局高精度定位和绕障导航系统主要包括载波相位实时动态差分GPS、惯性测量单元、激光雷达，用于精确给出机器人在变电站内的位置与航向信息，感知识别环境中的障碍物；
通过巡检机器人进行路径规划和基于触角导航算法的自主巡检与避障，实现机器人的自主绕障行走功能。
2.根据权利要求1所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人进行路径规划的方法为：
S101：利用激光雷达离线建立变电站的全局一致先验环境地图模型；
S102：利用激光雷达的扫描结果与全局一致先验环境地图进行匹配，得到当前机器人位置和航向的估计；
S103：利用惯性测量单元对载波相位实时动态差分GPS和基于地图匹配的方法进行插补，实现巡检机器人在变电站内的高精度与高频率定位。
3.根据权利要求2所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S103的具体步骤包括：
S103.1：所述机器人控制系统利用串口接收来自载波相位实时动态差分GPS的字符串，每包数据主要包括经纬度、海拔、速度；
S103.2：所述机器人控制系统根据载波相位实时动态差分GPS内预先设置的通信协议，将字符串数据解析出经纬度以及海拔信息；
S103.3：将解析出的经纬度以及海拔坐标转换为WGS84坐标系下的直角坐标，再变换为站心坐标系下的直角坐标，得到巡检机器人当前位置的估计；
S103.4：将惯性测量单元的三轴加速度和三轴角速度积分，得到巡检机器人的运动估计，包括位置、姿态、速度，并利用惯性测量单元积分的结果对载波相位实时动态差分GPS的定位结果进行线性插值。
4.根据权利要求1所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，所述基于触角导航的自主巡检与避障算法的步骤包括：
S201：在每一个执行周期，获取所述激光雷达的数据，根据该数据建立局部占据栅格地图；
S202：生成一系列虚拟触角；
S203：利用步骤S201建立的栅格地图，判断每一个虚拟触角的可通过性；
S204：根据巡检机器人可通过的距离以及触角与目标路径的距离选取最优触角并执行。
5.根据权利要求4所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S201中，以0.1m*0.1m的栅格尺寸规格建立局部栅格地图，以巡检机器人为原点建立笛卡尔坐标系，根据激光雷达测距结果转换为笛卡尔坐标，落在当前栅格的，将其对应的占据栅格值设置为1，否则设置为0，进而生成局部占据栅格地图。
6.根据权利要求4所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S202中，所述虚拟触角模拟昆虫触角的几何学形态，假设共生成n组触角，每组触角有m个触角，对应巡检机器人有n*m中执行路线；
每组触角的线速度vj计算公式如式(1)：
其中，vmax＝1m/s，vmin＝0.2m/s，n≥1；
每组触角的半径rk计算公式如式(2)：
其中， ρ＝1.15(常数)；
每组触角的弧长lk计算公式如式(3)：
7.根据权利要求6所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，m为奇数。
8.根据权利要求4所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S203中，每一个虚拟触角可通过的判断标准为：
若巡检机器人与当前触角对应路径上的最近障碍物的距离大于当前机器人的最短刹车距离，则认为这条路径是可通过的。
9.根据权利要求8所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S203的具体步骤包括：
S203.1：假设当前触角可通过的区域为分类区，速度及半径为dc，最好的触角区域为支撑区，速度和半径为ds，dc
S203.2：将当前触角分解为由nh个基元构成的直方图，对于当前分类区内的每一个栅格，分别向该直方图正交投影，获取对应的直方图基元编号ki，计算公式如式(5)：
l＝θrk
其中，rk为当前触角的半径，θ为待计算栅格投影线的水平夹角，l为当前触角的弧长，lk为待计算栅格投影线与水平线之间的弧长；
S203.3：定义一个由nw个直方图基元构成的直方图滑窗(nw＜nh)，在步骤S203.2得到的直方图上从起点开始至终点移动滑窗以遍历整个直方图，并以此统计滑窗内直方图对应数值的和，若该和大于阈值ns(ns≥1)，则认为此时滑窗起点对应的位置就是距离机器人最近障碍物的位置，则可以计算出与最近障碍物的距离。
10.根据权利要求4所述的具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人，其特征在于，步骤S204中，首先对触角与最近障碍物的距离、触角与既定路径的距离进行归一化处理，然后利用式(6)对可通过的触角进行打分并从中选择一个最好的：
S触角＝S与最近障碍物的距离+αS与既定路径的距离 (6)
其中，α∈[0，∞]。
具有自主绕障行走功能的变电站巡检机器人
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种融合UWB与WIFI指纹的自适应定位方法 | 2020-05-11 | 497 |
| 一种基于启发式搜索算法来缩短智能汽车路径规划搜索时间的方法 | 2020-05-16 | 346 |
| 一种基于地形特征匹配的水下地形匹配导航方法 | 2020-05-17 | 596 |
| 基于VLC技术的室内服务机器人 | 2020-05-20 | 642 |
| 基于扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的室内融合定位方法 | 2020-05-15 | 1004 |
| 一种矿井下多传感器融合的外部参数标定及精准定位方法 | 2020-05-16 | 183 |
| 一种基于粒子滤波的移动机器人定位加速方法 | 2020-05-25 | 187 |
| 一种基于云机器人混合云架构的语义地图构建方法 | 2020-05-21 | 640 |
| 基于多源信息融合的室内定位方法及定位装置 | 2020-05-21 | 977 |
| 多模态AR处理方法、装置、设备和可读存储介质 | 2020-05-19 | 362 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
