CN110618688A - 一种巡检机器人系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种巡检机器人系统及其控制方法，属于机器人技术领域，包括控制中心和移动机器人，移动机器人包括移动机器人本体和设在移动机器人本体上的控制处理器，控制处理器和移动机器人本体电连接以控制机器人本体动作，移动机器人通过控制处理器与控制中心信号连接，以将移动机器人的巡检信息传送给控制中心；移动机器人本体上还分别设有激光雷达和信息采集装置，激光雷达用于提供移动机器人自身的位置信息以及巡检对象的定位信息，并规划预设轨迹；控制处理器分别与激光雷达和信息采集装置电连接，控制移动机器人按预设轨迹移动，并控制信息采集装置采集巡检对象的信息。可自主定位和导航，自动巡检，提高巡检效率。

Description

一种巡检机器人系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种巡检机器人系统及其控制方法。

背景技术

移动机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。

目前在有些生产厂房内，为保证安全生产，需对厂房内的设备情况进行巡检，然而现有巡检方式依然以人工巡视为主，巡检线路长，巡视工作效率低，巡检人员工作量大，且无法进行频繁的来回巡检，存在漏检的情况。因此目前采用移动机器人替代人工巡检，但是现有移动机器人巡检时，不能进行自主定位，需借助巡检地面铺设磁条、颜色彩带、二维码识别等方式进行定位，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种巡检机器人系统及其控制方法，能自主定位和导航，自动进行巡检，提升巡检效率。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面提供一种巡检机器人系统，其包括控制中心和移动机器人，所述移动机器人包括移动机器人本体和设在所述移动机器人本体上与所述移动机器人本体电连接的控制处理器，所述移动机器人通过所述控制处理器与所述控制中心信号连接，以将所述移动机器人的巡检信息传送给所述控制中心；所述移动机器人本体上还分别设有激光雷达和信息采集装置，所述控制处理器分别与所述激光雷达和所述信息采集装置电连接；所述信息采集装置至少包括用于采集巡检对象图像信息的摄像头，所述激光雷达用于提供所述移动机器人自身的位置信息以及巡检对象的定位信息，并规划所述移动机器人从自身的位置到巡检对象的定位位置的预设轨迹，所述控制处理器根据所述控制中心发送的巡检指令和所述激光雷达提供的预设轨迹控制所述移动机器人按预设轨迹移动，并控制所述信息采集装置采集巡检对象的信息。

可选地，所述控制中心可为远程遥控器，所述远程遥控器与所述控制处理器无线信号连接，用于远程操控所述移动机器人。

可选地，所述移动机器人上设有充电接口模块，所述充电接口模块可与外部电源接口自动对接以对所述移动机器人充电。

可选地，所述充电接口模块包括相互电连接的板刷和车载电池，所述控制处理器包括电压传感器，所述车载电池与所述控制处理器的电压传感器电连接以检测所述车载电池的电量，所述板刷用于与所述外部电源接口对接以充电。

可选地，所述信息采集装置还包括分别与所述控制处理器电连接的安全雷达和指示灯，所述安全雷达用于检测障碍物，并将所述障碍物信息反馈给所述控制处理器，所述控制处理器控制所述指示灯报警。

可选地，所述移动机器人上还设有远程对讲机，所述远程对讲机与所述远程遥控器无线信号连接。

可选地，所述移动机器人上设有急停按钮，所述急停按钮与所述控制处理器电连接。

可选地，所述移动机器人上沿外壁方向设有防撞件，所述防撞件凸出于所述移动机器人的外壁，且所述防撞件内设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制处理器电连接。

本发明实施例的另一方面提供一种巡检机器人系统的控制方法，应用上述的巡检机器人系统，其包括接收控制中心发送的巡检指令；控制激光雷达获取移动机器人自身的位置信息和巡检对象的位置信息，并规划路径；控制所述移动机器人向巡检对象位置移动；控制信息采集装置采集巡检对象的信息；将采集的信息传递给所述控制中心。

可选地，所述移动机器人包括相互电连接的板刷和车载电池，所述方法还包括：获取所述车载电池的电量；当电量小于预设值时，控制所述移动机器人移动到充电设备；所述移动机器人的板刷与所述充电设备的板刷对接。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的巡检机器人系统及其控制方法，包括控制中心和移动机器人，移动机器人包括移动机器人本体和设在移动机器人本体上的控制处理器，控制处理器和移动机器人本体电连接，控制处理器控制机器人本体动作，移动机器人通过控制处理器与控制中心信号连接，以将移动机器人的巡检信息传送给控制中心；移动机器人本体上还分别设有激光雷达和信息采集装置，信息采集装置至少包括用于采集巡检对象图像信息的摄像头，激光雷达用于提供移动机器人自身的位置信息以及巡检对象的定位信息，并规划移动机器人从自身的位置到巡检对象的定位位置的预设轨迹；控制处理器分别与激光雷达和信息采集装置电连接，控制处理器根据控制中心发送的巡检指令和激光雷达提供的预设轨迹，控制移动机器人按预设轨迹移动，并控制信息采集装置采集巡检对象的信息。通过设置激光雷达可自主定位和导航，移动机器人自动巡检，并和控制中心进行信息交互，提高巡检效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的巡检机器人系统控制示意图；

图2为本发明实施例提供的巡检机器人系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的巡检机器人系统的控制方法流程图之一；

图4为本发明实施例提供的巡检机器人系统的控制方法流程图之二。

图标：1－激光雷达；2－红外摄像头；3－可见光摄像头；4－补光灯；5－机械臂；6－前置摄像头；7－安全雷达；8－充电接口模块；9－防撞件；10－指示灯；11－对讲机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例一

请参照图1，本实施例提供一种巡检机器人系统，可用于生产作业现场和生产车间的自动巡检，其包括控制中心和移动机器人，其中，移动机器人包括移动机器人本体和设在移动机器人本体上的控制处理器，移动机器人通过控制处理器与控制中心信号连接，以将移动机器人的巡检信息传送给控制中心。

控制处理器与移动机器人本体电连接，以控制移动机器人本体的动作，例如控制移动机器人行走、转向以及执行各项巡检动作。

移动机器人本体上还分别设有激光雷达1和信息采集装置，控制处理器分别与激光雷达1和信息采集装置电连接。信息采集装置至少包括用于采集巡检对象图像信息的摄像头。激光雷达1用于给移动机器人提供导航和定位信息，使移动机器人能按照规划的路径行走。信息采集装置用于采集巡检对象的信息，例如，当信息采集装置为摄像头时，采集巡检对象的图像信息。

当然，信息采集装置还可包括其他，例如温度传感器或红外摄像头2以采集温度，振动传感器采集振动频率等，本领域技术人员根据需要设置。

如图2所示，采集图像信息时，摄像头可为可见光摄像头3，靠近可见光摄像头3的位置处还可设置补光灯4，提供足够亮度的光环境，利于提高采集图像的清晰度。

移动机器人本体上设有机械臂5，机械臂5为六自由度机械臂5，可将可见光摄像头3、红外摄像头2以及补光灯4设在机械臂5上，机械臂5可灵活转动和伸出，可采集位于不同角度、不同高度的巡检对象的信息。

采集装置还可包括前置摄像头6，用于提供移动机器人周围的视频画面。

信息采集装置还可包括分别与控制处理器电连接的安全雷达7和指示灯10，安全雷达7用于检测障碍物，为移动机器人提供避障信息，并将障碍物信息反馈给控制处理器，控制处理器控制指示灯10报警。

具体地，移动机器人遇到障碍物时，除了上述报警操作外，控制处理器先控制移动机器人减速或停车，然后控制移动机器人转向以避开障碍物后重新移动行走。

另一方面，指示灯10还可指示其他信号，控制处理器控制指示灯10根据不同情况进行指示。例如当移动机器人进入安全区无障碍运行时，指示灯10可为绿色；移动机器人减速时，指示灯10可为黄色；移动机器人停车时，指示灯10可为红色。

激光雷达1导航是通过360度旋转雷达对周围特定范围以内平面空间进行扫描，并生成平面地图；根据雷达扫描出来的平面地图结合碰撞、沿墙等不同的传感器取得的数据来进行自主定位、导航、路径规划等。

具体地，控制中心发送巡检指令给控制处理器，控制处理器控制激光雷达1开始工作，激光雷达1导航定位时，首先定位移动机器人自身的位置信息，然后定位巡检对象的位置信息，并规划出移动机器人的行走路径并反馈给控制处理器，控制处理器控制移动机器人按预设轨迹移动。

控制中心可为远程遥控器，远程遥控器与控制处理器无线信号连接，用于远程操控移动机器人。

移动机器人上设有充电接口模块8，充电接口模块8可与外部电源接口自动对接以对移动机器人充电。

具体地，充电接口模块8包括相互电连接的板刷和车载电池，控制处理器包括电压传感器，车载电池与控制处理器的电压传感器电连接以检测车载电池的电压，当车载电池的电压不足时，表示移动机器人需充电，此时控制处理器接收到反馈信号控制移动机器人移动到充电设备(充电桩)处，使板刷和充电设备的板刷对接以对移动机器人充电。

移动机器人上沿移动机器人本体的外壁方向设有防撞件9，防撞件9可沿外壁设置一圈，防撞件9凸出于移动机器人的外壁，且防撞件9内设有压力传感器，压力传感器与控制处理器电连接，压力传感器检测碰撞压力，使当移动机器人的防撞件9遇到撞击时，将碰撞信号传递给控制处理器，依据碰撞信号判断移动机器人是否需要停止，以控制移动机器人转向或停车。

此外，移动机器人上还设有远程对讲机11，远程对讲机11与远程遥控器无线信号连接，用于远程对讲。

当移动机器人遇紧急情况时，通过移动机器人上设有的急停按钮控制移动机器人停止一切运动，以保证安全。

具体地，急停按钮和控制处理器电连接，按下急停按钮后，控制处理器控制移动机器人的所有动作停止。

急停按钮是给现场在移动机器人附近的人员紧急使用，当然，控制中心也可通过控制处理器控制移动机器人急停。

本实施例提供的移动机器人系统，通过设置激光雷达1可自主定位和导航，信息采集装置进行巡检信息采集，移动机器人自动巡检，并和控制中心进行信息交互，提高巡检效率。

本实施例提供的移动机器人系统，控制中心向移动机器人下发巡检指令，移动机器人能自动执行巡检作业，移动机器人具有激光定位、自动导航、自动采集图像、温度等信息、自动充电、自动避障、远程操控等功能，和控制中心完成信息交互，能实时监控巡检工作情况，提高巡检的工作效率。

实施例二

如图3所示，本实施例提供一种巡检机器人系统的控制方法，应用上述的巡检机器人系统，该控制方法包括：

S100：接收控制中心发送的巡检指令。

控制中心除下发巡检指令外，还可下发其他指令给控制处理器以启动移动机器人开始工作。

S110：控制激光雷达1获取移动机器人自身的位置信息和巡检对象的位置信息，并规划路径。

控制处理器接收到巡检指令后，控制激光雷达1工作，激光雷达1获取移动机器人自身的位置信息和巡检对象的位置信息，并规划路径。

S120：控制移动机器人向巡检对象位置移动。

控制处理器控制移动机器人沿规划的路径向巡检对象位置移动。

在这个过程中，如果移动机器人行走过程中未遇到阻碍，则移动机器人可沿预设的规划路径直接移动到巡检对象位置。

如果移动机器人行走过程中遇到阻碍，此时移动机器人需先避开阻碍后再回到预设的规划路径上行走。

还有一种情况，当遇到急停情况时，通过移动机器人上的急停按钮或者控制中心，使移动机器人停止一切运动。排出危险后，控制中心重新发送巡检指令，启动移动机器人重新按激光雷达1规划的路径行走。

S130：控制信息采集装置采集巡检对象的信息。

达到巡检对象位置后，控制处理器控制信息采集装置采集巡检对象的信息。

S140：将采集的信息传递给控制中心。

控制处理器将采集的信息传递给控制中心，控制中心进行处理。

如图4所示，当移动机器人需要充电时，其方法包括：

S200：获取移动机器人的电量。

控制处理器与移动机器人的车载电池电连接，通过电压传感器检测车载电池的电压。

S210：当电量小于预设值时，控制移动机器人移动到充电设备；

电压小于预设值时，说明电量不足，需要充电，此时控制处理器控制移动机器人移动到充电设备，例如充电桩。

S220：所述移动机器人的板刷与所述充电设备的板刷对接。

移动机器人的板刷与充电设备的板刷对接，以对移动机器人充电。

具体地，移动机器人上设有继电器、移动机器人的板刷和车载电池，继电器分别和移动机器人的板刷和车载电池电连接，移动机器人的板刷和车载电池电连接，并且控制处理器和继电器电连接。

充电时，当移动机器人的板刷与充电设备的板刷对接时，控制处理器控制继电器打开，充电设备上的电通过移动机器人的板刷传给车载电池，完成充电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巡检机器人系统，其特征在于，包括控制中心和移动机器人，所述移动机器人包括移动机器人本体和设在所述移动机器人本体上与所述移动机器人本体电连接的控制处理器，所述移动机器人通过所述控制处理器与所述控制中心信号连接，以将所述移动机器人的巡检信息传送给所述控制中心；

所述移动机器人本体上还分别设有激光雷达和信息采集装置，所述控制处理器分别与所述激光雷达和所述信息采集装置电连接；

所述信息采集装置至少包括用于采集巡检对象图像信息的摄像头，所述激光雷达用于提供所述移动机器人自身的位置信息以及巡检对象的定位信息，并规划所述移动机器人从自身的位置到巡检对象的定位位置的预设轨迹，所述控制处理器根据所述控制中心发送的巡检指令和所述激光雷达提供的预设轨迹，控制所述移动机器人按预设轨迹移动，并控制所述信息采集装置采集巡检对象的信息。

2.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述控制中心可为远程遥控器，所述远程遥控器与所述控制处理器无线信号连接，用于远程操控所述移动机器人。

3.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述移动机器人上设有充电接口模块，所述充电接口模块可与外部电源接口自动对接以对所述移动机器人充电。

4.根据权利要求3所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述充电接口模块包括相互电连接的板刷和车载电池，所述控制处理器包括电压传感器，所述车载电池与所述控制处理器的电压传感器电连接以检测所述车载电池的电量，所述板刷用于与所述外部电源接口对接以充电。

5.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述信息采集装置还包括分别与所述控制处理器电连接的安全雷达和指示灯，所述安全雷达用于检测障碍物，并将障碍物信息反馈给所述控制处理器，所述控制处理器控制所述指示灯报警。

6.根据权利要求2所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述移动机器人上还设有远程对讲机，所述远程对讲机与所述远程遥控器无线信号连接。

7.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述移动机器人上设有急停按钮，所述急停按钮与所述控制处理器电连接。

8.根据权利要求1所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述移动机器人上沿外壁方向设有防撞件，所述防撞件凸出于所述移动机器人的外壁，且所述防撞件内设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制处理器电连接。

9.一种巡检机器人系统的控制方法，应用如权利要求1－8任一项所述的巡检机器人系统，其特征在于，所述方法包括：

接收控制中心发送的巡检指令；

控制激光雷达获取移动机器人自身的位置信息和巡检对象的位置信息，并规划路径；

控制所述移动机器人按照规划路径向巡检对象位置移动；

控制信息采集装置采集巡检对象的信息；

将采集的信息传递给所述控制中心。

10.根据权利要求9所述的巡检机器人系统的控制方法，所述移动机器人包括相互电连接的板刷和车载电池，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述车载电池的电量；

当电量小于预设值时，控制所述移动机器人移动到充电设备；

所述移动机器人的板刷与所述充电设备的板刷对接。