CN112033412A - 一种提高巡检机器人定位精度的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种提高巡检机器人定位精度的方法及装置，方法包括：巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；根据预设计算式从第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置；巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位，使得定位更加精确。

Description

一种提高巡检机器人定位精度的方法及装置
技术领域
本申请涉及变电站巡检机器人自动定位导航技术领域，具体而言，涉及一种提高巡检机器人定位精度的方法及装置。
背景技术
长期以来，对变电站巡检工作多采用人工方式进行，传统的人工巡检方式不仅存在劳动强度大、工作效率低、检测质量分散、手段单一等不足之处，而且事后也无法将人工所检测的数据准确、及时地传送到管理信息系统中以供工作中使用。
目前，对变电站中的各种电力设备进行巡检可以使用巡检机器人实现智能化巡检。巡检机器人通过雷达激光实时扫描获得的激光地图与预存的电子地图之间进行运算获得当前位置，通过这样的方式对当前位置进行定位，容易产生计算错误，错误的结果就是机器人定位错误，从而使得巡检机器人自动巡检失败，导致巡检机器人产生撞墙、碰撞设备、无法正常到充电点充电等错误。
发明内容
本申请的目的在于提供一种提高巡检机器人定位精度的方法及装置，用以有效的改善现有技术中存在的容易发生计算错误使得巡检机器人定位失败的技术缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种提高巡检机器人定位精度的方法，方法包括：巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；根据预设计算式从第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，预设计算式包括：第一预设计算式和第二预设计算式，第一预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一横坐标相加；第二预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一纵坐标相加，其中，当前位置用于表述巡检机器人当前时刻的当前位置。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，包括：巡检机器人根据按照预设频率进行自动定位，实时获得巡检机器人的当前位置的位置数据；根据预设计算式预测巡检机器人在距离当前时刻后的第二预设时长N内的位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的n个预测位置。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，包括：巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，在巡检机器人的当前时刻更新至与当前时刻后的第二预设时长中的一时刻相对应时，判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二横坐标与第一预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第一预设阈值，以及判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二纵坐标与第二预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第二预设阈值，若至少一个判断结果为是，则巡检机器人停止巡检，重新定位。
第二方面，本申请实施例提供了一种提高巡检机器人定位精度的装置，装置包括：控制机构模块用于，在巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；计算模块用于，根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；以及控制机构还用于，巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，控制机构还用于，巡检机器人根据按照预设频率进行自动定位，实时获得巡检机器人的当前位置的位置数据；根据预设计算式预测巡检机器人在距离当前时刻后的第二预设时长N内的位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的n个预测位置。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，控制机构还用于，巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，在巡检机器人的当前时刻更新至与当前时刻后的第二预设时长中的一时刻相对应时，判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二横坐标与第一预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第一预设阈值，以及判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二纵坐标与第二预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第二预设阈值，若至少一个判断结果为是，则巡检机器人停止巡检，重新定位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于巡检机器人获得的当前位置数据，对当前时刻后的预设时长内的巡检机器人进行多个位置的预测，在巡检机器人进行自动定位时的时刻与预设时长内的计算时刻相对应时，通过判断当前位置对应的位置数据与该时刻预测出的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，来确定巡检机器人是否偏移最短巡检路线。通过预测将机器人采用激光雷达导航时产生的错误定位数据剔除掉，从而达到定位更加精确，有效的降低的巡检机器人在自动巡检过程中，因为激光导航匹配算法导致的巡检机器人定位错误。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的一种提高巡检机器人定位精度的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种提高巡检机器人定位精度的装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
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。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种提高巡检机器人定位精度的方法的流程示意图。在本申请实施例中，提高巡检机器人定位精度的方法包括：步骤S11、步骤S12和步骤S13。
步骤S11：巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；
步骤S12：根据预设计算式从第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；
步骤S13：巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
下面将对上述方法的执行步骤进行详细的描述。
步骤S11：巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度。
在步骤S11之前，方法还包括：在预设巡检范围内，通过控制激光雷达扫描仪按照第一预设路线以预设速度和预设频率扫描当前环境的激光点云数据，获得第一参考坐标系下的若干组第一激光点云数据；控制激光雷达扫描仪按照若干个不同的视角以预设速度和预设频率扫描当前环境的激光点云数据，获得若干个不同参考坐标系下对应的若干组激光点云数据；将若干组第一激光点云数据和若干个不同坐标系下对应的若干组激光点云数据统一到同一参考坐标系下，进行多组激光点云数据的配准，获得预设巡检范围对应的电子地图。基于预存的电子地图，巡检机器人根据巡检任务在预存的电子地图上根据算法规划出最短巡检路线，该巡检路线也是唯一的。
详细地，巡检机器人按照最短巡检路线从第一位置开始自动巡检，巡检机器人中的激光雷达的扫描精度为1mm,即电子地图上的一个像素点代表1mm的实际距离。巡检机器人按照9HZ以上的频率进行定位，确定巡检机器人的当前位置，即最起码以小于等于1/9秒就进行一次自动定位。假设，巡检机器人的当前位置使用P0(x1,y1)进行表示，x1表示当前位置对应的坐标数据中的第一横坐标，y1表示当前位置对应的坐标数据中的第一纵坐标，当前位置对应的时间使用g表示。
巡检机器人上安装有陀螺仪，陀螺仪可以给出巡检机器人的第一航向角α。巡检机器人系统根据电机转速，轮胎直径，可以精确获得巡检机器人的行进速度v。
步骤S12：根据预设计算式从第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数。
详细地，预设计算式包括：第一预设计算式和第二预设计算式，第一预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一横坐标相加；第二预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一纵坐标相加，其中，当前位置用于表述巡检机器人当前时刻的当前位置。
具体地，根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，包括：巡检机器人根据按照预设频率进行自动定位，实时获得巡检机器人的当前位置的位置数据；根据预设计算式预测巡检机器人在距离当前时刻后的第二预设时长N内的位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的n个预测位置。
在本申请实施例中，假设，第一预设时长M为0.1秒，第二预设时长N为1秒，个数n为10，需要说明的是n为是10指的是个数最大的值，n的取值范围是1至10。以当前位置P0(x1,y1)为起点，计算出1秒内巡检机器人所处于的10个预测位置。第一预设计算式可以表示为：x1+(v*0.1*n)cos(α)，第二预设计算式可以表示为：y1+(v*0.1*n)sin(α)。
步骤S13：巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
详细地，巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，在巡检机器人的当前时刻更新至与当前时刻后的第二预设时长中的一时刻相对应时，判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二横坐标与第一预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第一预设阈值，以及判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二纵坐标与第二预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第二预设阈值，若至少一个判断结果为是，则巡检机器人停止巡检，重新定位。
第一预设阈值与第二预设阈值可以是相同的数值，也可以是不同的数值，在本申请实施例中，第一预设阈值与第二预设阈值为同一数值，该数值为10毫米。
请参阅图2，本申请实施例还提供了一种提高巡检机器人定位精度的装置10，装置包括：
控制机构模块110用于，在巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；
计算模块120用于，根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；以及
控制机构110还用于，巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
综上所述，本申请实施例提供一种提高巡检机器人定位精度的方法，方法包括：巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；根据预设计算式从第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；巡检机器人根据最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种提高巡检机器人定位精度的方法，其特征在于，所述方法包括：
巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于所述第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；
根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在所述第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；
巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
2.根据权利要求1所述的提高巡检机器人定位精度的方法，其特征在于，所述预设计算式包括：第一预设计算式和第二预设计算式，所述第一预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一横坐标相加；
所述第二预设计算式为：行进速度、第一预设时长M、预测位置个数n以及第一航向角的余弦值这四者之间的乘积与当前位置对应的坐标数据中的第一纵坐标相加，其中，当前位置用于表述巡检机器人当前时刻的当前位置。
3.根据权利要求2所述的提高巡检机器人定位精度的方法，其特征在于，所述根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，包括：
巡检机器人根据按照预设频率进行自动定位，实时获得巡检机器人的当前位置的位置数据；
根据所述预设计算式预测巡检机器人在距离当前时刻后的第二预设时长N内的位置，获得巡检机器人在所述第二预设时长N内的n个预测位置。
4.根据权利要求3所述的提高巡检机器人定位精度的方法，其特征在于，所述巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，包括：
巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，在巡检机器人的当前时刻更新至与当前时刻后的第二预设时长中的一时刻相对应时，判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二横坐标与所述第一预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第一预设阈值，以及判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二纵坐标与所述第二预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第二预设阈值，若至少一个判断结果为是，则巡检机器人停止巡检，重新定位。
5.一种提高巡检机器人定位精度的装置，其特征在于，所述装置包括：
控制机构模块用于，在巡检机器人根据预设的最短巡检路线从巡检起始点的第一位置开始巡检，获得位于所述第一位置时的第一时间信息，基于安装在巡检机器人上的陀螺仪，获得巡检机器人的第一航向角，以及基于巡检机器人的电机转速和轮胎直径，获得巡检机器人的行进速度；
计算模块用于，根据预设计算式从所述第一位置起，每间隔第一预设时长M计算巡检机器人的预测位置，获得巡检机器人在第二预设时长N内的若干个预测位置，其中，在所述第二预设时长N内获得的预测位置个数n为N与M的比值，M，N，n为大于0的正数；以及
所述控制机构还用于，巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，判断在预测时刻与当前时刻对应时，当前位置的位置数据与预测位置的位置数据之间的差值是否大于预设阈值，若是，巡检机器人停止巡检，重新定位。
6.根据权利要求5所述的提高巡检机器人定位精度的装置，其特征在于，所述控制机构还用于，巡检机器人根据按照预设频率进行自动定位，实时获得巡检机器人的当前位置的位置数据；
根据所述预设计算式预测巡检机器人在距离当前时刻后的第二预设时长N内的位置，获得巡检机器人在所述第二预设时长N内的n个预测位置。
7.根据权利要求6所述的提高巡检机器人定位精度的装置，其特征在于，所述控制机构还用于，巡检机器人根据所述最短巡检路线进行巡检，在巡检机器人的当前时刻更新至与当前时刻后的第二预设时长中的一时刻相对应时，判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二横坐标与第一预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第一预设阈值，以及判断巡检机器人的与当前位置对应的坐标数据中的第二纵坐标与第二预设计算式的计算结果之间的差值是否大于第二预设阈值，若至少一个判断结果为是，则巡检机器人停止巡检，重新定位。
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