CN110985813A - 一种柔性管道机器人的定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性管道机器人的定位方法及系统，涉及供水管网巡检技术领域，包括：步骤S1，柔性管道机器人获取巡检过程开始时柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在巡检过程开始后实时获取柔性管道机器人的当前位置坐标；步骤S2，柔性管道机器人实时检测是否接收到校准信号：若是，则转向步骤S3；若否，则转向步骤S4；步骤S3，柔性管道机器人将定位校准装置所在位置更新为初始巡检位置；步骤S4，柔性管道机器人对当前位置坐标和初始巡检位置进行处理，得到柔性管道机器人与初始巡检位置之间的相对位置，并将相对位置作为柔性管道机器人的定位结果输出，随后返回步骤S2。本发明定位分辨率高，定位结果更为精准，且管道类型适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及供水管网巡检领域，尤其涉及一种柔性管道机器人的定位方法及系统。
背景技术
地下城市管网包括城市供水、供电、通信等，它们是城市的生命线，随着城市化进程加速，越来越多的地下管网缺乏统一的规范管理，这也无形之中带来了管网泄漏甚至是路面塌陷等危害，所以定期的对管网进行检测及修复，意义重大。管道机器人是一种可沿细小管道内部或外部自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械，在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下，进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系统。在定期对管网进行检测过程中，管道机器人在管道中能否做到准确定位是其正常工作的重要一环，准确测定管道机器人在管道中的位置是机器人完成工作的重要保证。
管道机器人的定位技术就是确定管道机器人在管道内位置的技术。现有技术中，实现管道定位机器人定位最常用的方法为GPS导航定位。GPS导航定位是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。通过GPS导航定位可以定位出管道机器人位置，但由于管道系统往往复杂性比较高，同时又有大量管线系统布设在地下空间等屏蔽区域内，不利于无线信号的传输，因此，通过单一的无线定位方式难以使管道机器人完成管内定位。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种柔性管道机器人的定位方法，应用于供水管道的巡检过程中，所述供水管道上布设有若干定位校准装置，所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时生成相应的校准信号，所述柔性管道机器人的定位方法具体包括以下步骤：
步骤S1，所述柔性管道机器人获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程开始后实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标；
步骤S2，所述柔性管道机器人实时检测是否接收到所述校准信号：
若是，则转向步骤S3；
若否，则转向步骤S4；
步骤S3，所述柔性管道机器人将所述定位校准装置所在位置更新为所述初始巡检位置；
步骤S4，所述柔性管道机器人对所述当前位置坐标和所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出，随后返回所述步骤S2。
优选的，所述定位校准装置为永磁体，且所述柔性管道机器人内部设有霍尔传感器，所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时，所述霍尔传感器检测到所述永磁体并生成所述校准信号。
优选的，各所述定位校准装置沿所述供水管道的走向布设。
优选的，相邻两所述定位校准装置之间的距离的取值范围为[50米，200米]。
优选的，所述柔性管道机器人内部设有定位模块，以获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程开始后实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标；
优选的，所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
一种柔性管道机器人的定位系统，应用以上任意一项所述的柔性管道机器人的定位方法，所述柔性管道机器人的定位系统具体包括：
定位校准装置，布设于所述供水管道上；
柔性管道机器人，于所述供水管道内部进行巡检过程，所述柔性管道机器人连接所述定位校准装置，所述柔性管道机器人内设有：
校准感应模块，用于在所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时生成相应的校准信号；
定位模块，设置于所述柔性管道机器人内部，用于获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程中实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标；
信号检测模块，连接所述校准感应模块，用于实时检测是否接收到所述校准信号，并在未检测到所述校准信号时生成相应的第一检测结果，以及在检测到所述校准信号时生成相应的第二检测结果；
第一处理模块，分别连接所述定位模块和所述信号检测模块，用于根据所述第一检测结果对所述当前位置坐标和所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出；
第二处理模块，分别连接所述定位模块和所述信号检测模块，用于根据所述第二检测结果将所述定位校准装置所在位置更新为所述初始巡检位置，并对所述当前位置坐标和更新后的所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出。
优选的，所述定位校准装置为永磁体。
优选的，所述校准感应模块为霍尔传感器，所述柔性管道机器人运行至所述永磁体所在位置时，所述霍尔传感器检测到所述永磁体并生成所述校准信号。
优选的，所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)定位分辨率高，定位结果更为精准，且管道类型适应性强；
2)能够实现供水管道的分段巡检，方便进一步定位柔性管道机器人在巡检过程中发现的供水管道的漏损点。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种柔性管道机器人的定位方法的流程示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，一种柔性管道机器人的定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种柔性管道机器人的定位方法，应用于供水管道的巡检过程中，供水管道上布设有若干定位校准装置，柔性管道机器人运行至定位校准装置所在位置时生成相应的校准信号，如图1所示，柔性管道机器人的定位方法具体包括以下步骤：
步骤S1，柔性管道机器人获取巡检过程开始时柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在巡检过程开始后实时获取柔性管道机器人的当前位置坐标；
步骤S2，柔性管道机器人实时检测是否接收到校准信号：
若是，则转向步骤S3；
若否，则转向步骤S4；
步骤S3，柔性管道机器人将定位校准装置所在位置更新为初始巡检位置；
步骤S4，柔性管道机器人对当前位置坐标和初始巡检位置进行处理，得到柔性管道机器人与初始巡检位置之间的相对位置，并将相对位置作为柔性管道机器人的定位结果输出，随后返回步骤S2。
具体地，本实施例中，由于供水管道管线复杂，且各管段延伸距离长，通过在供水管道上布设若干定位校准装置，一方面能够对柔性管道机器人进行定位，另一方面能够将供水管网在空间层面以该定位校准装置为分界线，将供水管道划分为若干虚拟管段。进而在柔性管道机器人对供水管道进行巡检过程中，通过分别获取每个虚拟管段的柔性管道机器人的相对位置，得到柔性管道机器人在整个巡检过程中的供水管道中的定位结果，能够实现供水管道的分段巡检，方便进一步定位柔性管道机器人在巡检过程中发现的供水管道的漏损点。
进一步具体地，柔性管道机器人在刚开始巡检过程时，能够获取初始巡检位置，随后开始巡检过程，并在巡检过程中实时检测是否接收到校准信号，即是否运行至供水管道上设置的第一个定位校准装置所在位置，若尚未运行至供水管道上设置的第一个定位校准装置所在位置，则不会接收校准信号，则在初始巡检位置与第一个定位校准装置之间的管段，柔性管道机器人输出的定位结果为实时位置坐标相对于初始巡检位置的相对位置，该巡检过程中发现的供水管道的漏损点初步定位在初始巡检位置与第一个定位校准装置之间。若已经运行至供水管道上设置的第一个定位校准装置，则将第一个定位校准装置所在位置作为初始巡检位置以对初始巡检位置进行更新，在柔性管道机器人运行在下一个定位校准装置所在位置之前，柔性管道机器人输出的定位结果为实时位置坐标相对于第一个定位校准装置的相对位置，该巡检过程中发现的供水管道的漏损点初步定位在第一个定位校准装置与下一个定位校准装置之间，以此类推，后续的定位过程不再赘述。
更进一步地，通过设置定位校准装置，由于定位校准装置的所在位置坐标是固定的，而柔性管道机器人的位置是实时变化的，在供水管网中，若出现部分管段GPS信号较差，不能及时获取柔性管道机器人的实时位置坐标时，通过该定位校准装置能够对柔性管道机器人进行粗略定位。
同时，由于定位校准装置的布置数量有限，若只是依靠定位校准装置进行柔性管道机器人的定位，则定位分辨率低，实用性不强；若只依靠柔性管道机器人自身的定位模块进行定位，则存在GPS信号较差的区域可能出现信号丢失的现象，无法确定柔性管道机器人的位置，进而在巡检过程中，工作人员无法进行准确的外部跟踪。本发明通过将定位校准装置与柔性管道机器人的定位模块相结合的定位方式，使得定位分辨率高，定位结果更为精准，且管道类型适应性强。
本发明的较佳的实施例中，定位校准装置为永磁体，且柔性管道机器人内部设有霍尔传感器，柔性管道机器人运行至定位校准装置所在位置时，霍尔传感器检测到永磁体并生成校准信号。
本发明的较佳的实施例中，各定位校准装置沿供水管道的走向布设。
本发明的较佳的实施例中，相邻两定位校准装置之间的距离的取值范围为[50米，200米]。
本发明的较佳的实施例中，柔性管道机器人内部设有定位模块，以获取巡检过程开始时柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在巡检过程开始后实时获取柔性管道机器人的当前位置坐标；
本发明的较佳的实施例中，定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
一种柔性管道机器人的定位系统，应用以上任意一项的柔性管道机器人的定位方法，如图2所示，柔性管道机器人的定位系统具体包括：
定位校准装置1，布设于供水管道上；
柔性管道机器人2，于供水管道内部进行巡检过程，柔性管道机器人2连接定位校准装置1，柔性管道机器人2内设有：
校准感应模块21，用于在柔性管道机器人2运行至定位校准装置1所在位置时生成相应的校准信号；
定位模块22，设置于柔性管道机器人2内部，用于获取巡检过程开始时柔性管道机器人2所在的初始巡检位置，并在巡检过程中实时获取柔性管道机器人2的当前位置坐标；
信号检测模块23，连接校准感应模块21，用于实时检测是否接收到校准信号，并在未检测到校准信号时生成相应的第一检测结果，以及在检测到校准信号时生成相应的第二检测结果；
第一处理模块24，分别连接定位模块22和信号检测模块23，用于根据第一检测结果对当前位置坐标和初始巡检位置进行处理，得到柔性管道机器人2与初始巡检位置之间的相对位置，并将相对位置作为柔性管道机器人2的定位结果输出；
第二处理模块25，分别连接定位模块22和信号检测模块23，用于根据第二检测结果将定位校准装置1所在位置更新为初始巡检位置，并对当前位置坐标和更新后的初始巡检位置进行处理，得到柔性管道机器人2与初始巡检位置之间的相对位置，并将相对位置作为柔性管道机器人2的定位结果输出。
本发明的较佳的实施例中，定位校准装置1为永磁体。
本发明的较佳的实施例中，校准感应模块21为霍尔传感器，柔性管道机器人2运行至永磁体所在位置时，霍尔传感器检测到永磁体并生成校准信号。
本发明的较佳的实施例中，定位模块22为GPS模块和/或北斗定位模块。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种柔性管道机器人的定位方法，应用于供水管道的巡检过程中，其特征在于，所述供水管道上布设有若干定位校准装置，所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时生成相应的校准信号，所述柔性管道机器人的定位方法具体包括以下步骤：
步骤S1，所述柔性管道机器人获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程开始后实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标；
步骤S2，所述柔性管道机器人实时检测是否接收到所述校准信号：
若是，则转向步骤S3；
若否，则转向步骤S4；
步骤S3，所述柔性管道机器人将所述定位校准装置所在位置更新为所述初始巡检位置；
步骤S4，所述柔性管道机器人对所述当前位置坐标和所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出，随后返回所述步骤S2。
2.根据权利要求1所述的柔性管道机器人的定位方法，其特征在于，所述定位校准装置为永磁体，且所述柔性管道机器人内部设有霍尔传感器，所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时，所述霍尔传感器检测到所述永磁体并生成所述校准信号。
3.根据权利要求1所述的柔性管道机器人的定位方法，其特征在于，各所述定位校准装置沿所述供水管道的走向布设。
4.根据权利要求3所述的柔性管道机器人的定位方法，其特征在于，相邻两所述定位校准装置之间的距离的取值范围为[50米，200米]。
5.根据权利要求3所述的柔性管道机器人的定位方法，其特征在于，所述柔性管道机器人内部设有定位模块，以获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程开始后实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标。
6.根据权利要求5所述的柔性管道机器人的定位方法，其特征在于，所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
7.一种柔性管道机器人的定位系统，其特征在于，应用如权利要求1-6中任意一项所述的柔性管道机器人的定位方法，所述柔性管道机器人的定位系统具体包括：
定位校准装置，布设于所述供水管道上；
柔性管道机器人，于所述供水管道内部进行巡检过程，所述柔性管道机器人连接所述定位校准装置，所述柔性管道机器人内设有：
校准感应模块，用于在所述柔性管道机器人运行至所述定位校准装置所在位置时生成相应的校准信号；
定位模块，设置于所述柔性管道机器人内部，用于获取所述巡检过程开始时所述柔性管道机器人所在的初始巡检位置，并在所述巡检过程中实时获取所述柔性管道机器人的当前位置坐标；
信号检测模块，连接所述校准感应模块，用于实时检测是否接收到所述校准信号，并在未检测到所述校准信号时生成相应的第一检测结果，以及在检测到所述校准信号时生成相应的第二检测结果；
第一处理模块，分别连接所述定位模块和所述信号检测模块，用于根据所述第一检测结果对所述当前位置坐标和所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出；
第二处理模块，分别连接所述定位模块和所述信号检测模块，用于根据所述第二检测结果将所述定位校准装置所在位置更新为所述初始巡检位置，并对所述当前位置坐标和更新后的所述初始巡检位置进行处理，得到所述柔性管道机器人与所述初始巡检位置之间的相对位置，并将所述相对位置作为所述柔性管道机器人的定位结果输出。
8.根据权利要求7所述的柔性管道机器人的定位系统，其特征在于，所述定位校准装置为永磁体。
9.根据权利要求8所述的柔性管道机器人的定位系统，其特征在于，所述校准感应模块为霍尔传感器，所述柔性管道机器人运行至所述永磁体所在位置时，所述霍尔传感器检测到所述永磁体并生成所述校准信号。
10.根据权利要求7所述的柔性管道机器人的定位系统，其特征在于，所述定位模块为GPS模块和/或北斗定位模块。
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200410 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |