CN112720521A - 一种巡检机器人及其控制装置和巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种巡检机器人，这种巡检机器人被配置为可沿线性的巡检路径对多个被检测对象进行巡检，包括：行走装置，用于驱动所述巡检机器人沿所述巡检路径；检测装置，用于获取被检测对象的状态信息；以及控制装置，其中控制装置包括故障判定单元、通信条件检测单元和故障位置标定单元，当巡检机器人处于低通信条件时，可以控制所述巡检机器人通过移动到一个特征点等方式标定故障位置。本发明也提出了与上述巡检机器人相关联一种控制装置及一种巡检方法。通过本发明可以在低通信条件下便利地标定故障位置，提高巡检效率。

Description

一种巡检机器人及其控制装置和巡检方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种巡检机器人、一种用于巡检机器人的控制装置和一种巡检方法。

背景技术

与人工巡检相比，利用巡检机器人进行安全监测具有巡检效率高并且可以适应高危、复杂的环境等明显的优势，目前已经被广泛应用于电力、运输、化工、安防等众多的领域，例如变电站、电力线路、铁路线路、地下管网等等。根据不同的巡检环境和巡检要求，巡检机器人的差异是很大的，有一类巡检机器人被配置为可沿线性的路径进行巡检，例如电缆、管道等。

巡检机器人的定位能力是顺利完成巡检任务的基本要求。当巡检机器人发现故障的时候，需要对故障位置进行定位和报告。通常这样的定位并不困难。巡检机器人一般配备有视觉、激光等传感、测量装置，配合通信网络一般不难实现定位。在室外环境中，一般可以通过GPS、北斗等卫星定位系统，配合移动通信网络等方便地实现定位。在室内环境中，一般也可以利用WI-FI或移动通信网络等，通过信号强度变化计算巡检机器人与基站、访问点之间的相对位置等方法，对巡检机器人自身或者发生故障的巡检目标进行定位。

发明专利申请CN110850723A即披露了一种基于变电站巡检机器人系统的故障诊断和定位方法。该专利申请提出了一种变电站巡检机器人系统，包括服务器端、通信模块、主控模块、数据采集模块、导航模块及运动控制模块，其中数据采集模块及导航模块将采集到的信息传到主控制器，主控制器通过通信模块将信息传送到服务器端，同时也接收来自服务器端的指令，主控制器接收来自运动控制器的信息也可以发送指令给运动控制器。

然而，鉴于巡检机器人工作环境和工作状况的复杂性，巡检机器人利用通信网络进行定位的功能有时并不能发挥作用。因此，需要对巡检机器人的定位功能做出改进。

发明内容

本发明的目的在于提出一种巡检机器人、控制装置及巡检方法，使得巡检机器人在低通信条件下，对发生故障的被检测目标实现有效的定位。

基于上述目的，本发明提出一种巡检机器人，被配置为可沿线性的巡检路径对多个被检测对象进行巡检；该巡检机器人包括：

行走装置，用于驱动所述巡检机器人沿所述巡检路径移动；

检测装置，用于获取所述被检测对象的状态信息；

控制装置，包括：

故障判定单元，用于根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

通信条件检测单元，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

故障位置标定单元，用于为当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

可选的，如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第一特征点，则控制所述巡检机器人回到所述被检测对象位置，并向相反的方向移动，并记录移动的距离，直到到达所述第一特征点。

可选的，所述第一移动方向，是预定巡检移动方向相反的方向。

可选的，所述第一特征点具有已知的位置信息。

可选的，所述第一特征点的位置信息未知，且该第一特征点属于巡检机器人存储的一个预定序列。

可选的，所述故障位置标定单元可进一步用于，当巡检机器人处于低通信条件时，所述故障位置标定单元进一步控制所述巡检机器人自所述被检测对象位置沿第二移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第二特征点。

基于本发明的目的，本发明还提出一种控制装置，被配置为控制巡检机器人沿线性的巡检路径对多个被检测对象进行巡检；该巡检机器人包括行走装置、检测装置，所述检测装置用于获取被检测对象的状态信息，所述行走装置用于驱动及支撑该巡检机器人沿所述巡检路径移动；所述控制装置包括：

故障判定单元，用于根据所述被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

通信条件检测单元，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

故障位置标定单元，用于当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

可选的，所述故障位置标定单元可进一步用于，当所述巡检机器人处于低通信条件时，所述故障位置标定单元进一步控制所述巡检机器人自所述被检测对象位置沿第二移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第二特征点。

基于本发明的目的，本发明还提出一种被配置为巡检机器人进行巡检的巡检方法，所述巡检机器人被设置沿预定的线性路径对多个被检测对象进行巡检，所述巡检方法包括步骤：

获取所述被检测对象的状态信息；

驱动所述巡检机器人沿预定的巡检路径移动；

根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

如果被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第一预定方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

可选的，上述巡检方法，进一步包括步骤：如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第二预定方向进行移动，并记录移动的距离，到达第二特征点。

随着信息通信技术的进步，越来越多的巡检机器人装备了各种先进的探测和定位装备。但这些装备严重依赖于外部通信条件，如卫星通信、移动通信或室内通信网络等。一旦巡检机器人处于低通信条件，巡检机器人常常会失去定位能力，导致巡检无法正常进行；而鉴于巡检机器人工作环境的复杂性，低通信条件的发生具有现实的可能性。根据本发明提出的技术方案，在无法利用通信网络实现定位的情况下，巡检机器人仍然可以通过移动找到位置已知或可知的特征点，从而据此计算和记录发生故障的被检测目标的所在位置，从而避免重复巡检，提高巡检效率。

附图说明

图1为根据本发明一种实施方式的巡检机器人工作原理示意图；

图2为根据本发明一种实施方式的巡检机器人功能模块结构示意图；

图3为根据本发明一种实施方式的用于巡检机器人的控制装置功能模块示意图；

图4为根据本发明一种实施方式的巡检机器对发生故障的被检测对象位置定位方法的流程示意图。

附图仅出于示意的目的，而并不旨在按照比例绘制。在附图中，相同的参考符号被用于指示相同的元素。出于简明的目的，不是每一个组件在每张附图中均被标号。

具体实施例

以下将参照若干实例来描述本发明。应当理解，描述这些实施方式是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解和实现本发明，而不表示或暗示对本发明范围的任何限制。

图1是根据本发明一种实施方式的工作原理示意图。如图所示，巡检机器人101沿着预定的巡检路径102进行对若干被检测对象进行巡检，巡检方向如箭头103所示。巡检机器人101自身具有探测和行走功能。在如图的故障位置104，巡检机器人101检测到被检测对象存在故障。由此，巡检机器人将对通信条件进行检测。如果巡检机器人101处于低通信条件，则可能需要通过本发明提出的方式来确定故障位置。由此，巡检机器人101可以按照一个预定的方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点105。这里的第一特征点105，可以是位置已知的，也可以是位置可以事后得知的。如图所示，第一特征点105对比于所述的故障位置104，位于相对于巡检方向103相反的方向。也就是说，巡检机器人101在探测到故障发生且自身处于低通讯条件下的情况下，将沿着与巡检方向103相反的方向进行移动，直到遇到第一特征点105。这样，即使在巡检机器人无法通过通讯网络以及依赖于通信网络的定位系统立即确定故障位置的时候，也可以通过其相对于第一特征点105的距离和移动方向，最终确定故障位置104。根据一个实施方式，如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第一特征点，则控制所述巡检机器人回到所述被检测对象位置，并向相反的方向移动，并记录移动的距离，直到到达所述第一特征点。

根据一个实施方式，除了沿着与巡检方向相反的方向到达第一个特征点105之外，巡检机器人101也可以沿着与巡检方向一致的方向移动来寻找特征点，如图所示找到第二特征点。根据第二特征点的位置坐标以及移动的距离，故障位置104的坐标也可以被方便地确定。

图2根据本发明一种实施方式的巡检机器人的功能模块结构示意图。如图所示，巡检机器人200包括行走装置210，检测装置220，以及控制装置230。本领域普通技术人员可以理解，巡检机器人200还可以包括其他部分，在本文中可能并不予以描述或讨论。行走装置210包括了电机、轮子或传动装置等，可以驱动巡检机器人200沿着预定的巡检路径进行巡检。巡检装置220对于不同类型的巡检机器人可能存在很大区别，一般包括了摄像装置、红外探测装置、激光测距装置、雷达装置及声呐装置等，用于对被检测目标检测来获取被检测对象的状态信息以发现故障。控制装置230至少包括以下部分：故障判定单元231，用于根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；通信条件检测单元232，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；故障位置标定单元233，用于为当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人200从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。这里的第一移动方向，可以是与预定的移动方向相反的方向，也可以是与预定的移动方向相同的方向。如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第一特征点，则控制所述巡检机器人回到所述被检测对象位置，并向相反的方向移动，并记录移动的距离，直到到达所述第一特征点。进一步的，为了达到更好的技术效果，巡检机器人除了沿着第一移动方向移动之外，还可以向着另外一个方向，即第二预定方向进行移动，直到遇到一个第二特征点。如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第二特征点，也可以放弃继续执行定位任务。通过测量与两个特征点的距离可以进一步明确发生故障的被检测对象的位置，也可以在基于其中一个特征点的位置出现问题时，另一个特征点提供额外的支持。这样，通过测量和记录与两个特征点之间的距离，巡检机器人有更大的机会获知发生故障的被检测对象的位置。

上述第一特征点或者第二特征点，可以是某些位置已知的被检测对象。在巡检机器人路径中，可以设置这样一些特征点，以便于对巡检机器人位置方便地进行确定。作为可选的实施方式，第一特征点或者第二特征点也可以是某些位置未知的被检测对象。某些被检测对象相较于其他被检测对象，对其位置坐标的获知具有更大的重要性或者必要性，或者更适合于作为其他被检测对象的参考位置坐标。这样的被检测对象，在巡检机器人执行巡检任务时，可能是坐标已知的点，但也可能其坐标未知，但已经被纳入一个特定的被检测对象序列。这个序列可以是作为备选的位置参考点生产的，也可以是按照某种标准进行选择的，比如被检测的频率较高，发生故障的频率较高，等等。第一特征点或者第二特征点可以从这样预定序列中选择。

本发明所针对的场景针对预设的巡检路径为线性的情况。所谓线性，并不是说路径必须是直线或者曲线，而是说巡检的路径具有预设的轨迹，巡检机器人通常的巡检方向是沿着这样的巡检轨迹前进或者后退。或者说，这样的路径通常是一维的。个别情况下或者特殊情况下的路径调整，不应当影响预设路径是一维的性质，这样的巡检路径仍可以被认为是线性的。这样的例子是很多的，比如在某些场合下，巡检机器人需要沿着预先架设的轨道完成巡检任务；而在另外一些情况下，巡检机器人虽然并不沿着预设的轨道移动，但其路径则是确定的。其性质上不无实质差别。另外，对于低通信条件，通常是指，是指所述巡检机器人无法通过通信网络获取自身位置信息。这里所述的通信网络，包括了卫星定位系统，移动通信网络、WIFI等。处于低通信条件的原因，可能是外部条件的原因，例如巡检环境的恶劣和多变，也可以是由于巡检机器人自身的故障造成。

图3是根据本发明一种实施方式的用于巡检机器人的控制装置功能模块示意图。前文中介绍了根据本发明的巡检机器人。可以理解的是，本发明不仅可以通过一个巡检机器人得以实施，也可以是通过一个可用于巡检机器人的控制装置得以实施。这样的控制装置可以是一种芯片，一种软件，或者可组成巡检机器人的某个部件，或者某种软件与硬件的结合。如图3所示的控制装置300，被配置为控制巡检机器人沿线性的巡检路径进行巡检；该巡检机器人包括行走装置及检测装置，所述行走装置用于驱动该巡检机器人沿所述巡检路径移动，所述检测装置用于获取被检测对象的状态信息；所述控制装置300包括：故障判定单元301，用于根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；通信条件检测单元302，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；故障位置标定单元303，用于当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。本领域普通技术人员可以理解，对于本文图1、图2及图3的示例以及其他文字部分的说明，根据控制装置300也可实施这些方式来控制一个巡检机器人来完成定位任务，在此不再赘述。

图4是根据本发明一种实施方式的巡检机器对发生故障的被检测对象位置定位方法的流程示意图。如图所示，本实施例提出一种利用巡检机器人进行的的巡检方法，所述巡检机器人被设置沿预定的线性路径对多个被检测对象进行巡检，其特征在于，所述巡检方法包括步骤：

步骤402：驱动所述巡检机器人沿预定的巡检路径移动；

步骤404：获取被检测对象的状态信息；

步骤406：根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

步骤408：如果被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

步骤410：如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第一预定方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

进一步的，上述巡检方法还可以进一步包括步骤：如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第二预定方向进行移动，并记录移动的距离，到达第二特征点。

如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第一特征点，可以控制所述巡检机器人回到所述被检测对象位置，并向相反的方向移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点；如果仍然没有找到一个特征点，则可放弃定位任务。对于寻找第二特征点也是如此。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他单元或步骤；词语“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求书中，使用诸如“第一”“第二”等序数词来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素具有较另外一个权利要求元素的优先级、次序或者动作执行的时间顺序，而仅仅出于将一个权利要求的元素与另一个权利要求元素相区别的目的。尽管在互不相同的从属权利要求中分别记载了某些特定技术特征，但这并不意味着这些特定技术特征不能被组合利用。本发明的各个方面可单独、组合或者以未在前述实施例中具体讨论的各种安排来使用，从而并不将其应用限于前文所描述或附图中所示的组件的细节和排列。例如，可使用任何方式将一个实施例中描述的多个方面与其他实施例中描述的多个方面组合。多个模块或单元中所记载的步骤、功能或特征，可以由一个模块或一个单元执行或满足。本文所公开的方法的步骤不限于以任何特定的顺序执行，以其他的顺序执行部分或者全部的步骤时可能的。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对权利要求范围的限制。

尽管已经通过附图和实施例的方式描述的本发明，但这样的描述和说明应当被认为是说明性或示例性而非限制性的。本领域的普通技术人员应当意识到,在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下,各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (10)

1.一种巡检机器人，被配置为可沿线性的巡检路径进行对多个被检测对象进行巡检；其特征在于，该巡检机器人包括：

行走装置，用于驱动所述巡检机器人沿所述巡检路径移动；

检测装置，用于获取所述被检测对象的状态信息；

控制装置，包括：

故障判定单元，用于根据所述被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

通信条件检测单元，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

故障位置标定单元，用于为当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

2.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述故障位置标定单元被进一步配置为，如果所述移动的距离达到一个预定的阈值且未到达所述第一特征点，则控制所述巡检机器人回到所述被检测对象位置，并向相反的方向移动，并记录移动的距离，直到到达所述第一特征点。

3.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述第一移动方向，是预定巡检移动方向相反的方向。

4.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述第一特征点具有已知的位置信息。

5.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述第一特征点的位置信息未知，且该第一特征点属于巡检机器人存储的一个预定序列。

6.如权利要求1所述的巡检机器人，其特征在于，所述故障位置标定单元可进一步用于，当巡检机器人处于低通信条件时，所述故障位置标定单元进一步控制所述巡检机器人自所述被检测对象位置沿第二移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第二特征点。

7.一种控制装置，被配置为控制巡检机器人沿线性的巡检路径对多个被检测对象进行巡检；该巡检机器人包括行走装置及检测装置，所述行走装置用于驱动该巡检机器人沿所述巡检路径移动，所述检测装置用于获取所述被检测对象的状态信息；所述控制装置包括：

故障判定单元，用于根据所述被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

通信条件检测单元，用于当所述被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

故障位置标定单元，用于当所述巡检机器人处于低通信条件时，控制所述巡检机器人从所述被检测对象位置沿第一移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述故障位置标定单元可进一步用于，当所述巡检机器人处于低通信条件时，所述故障位置标定单元进一步控制所述巡检机器人自所述被检测对象位置沿第二移动方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第二特征点。

9.一种利用巡检机器人进行的巡检方法，所述巡检机器人被设置沿预定的线性路径进行对多个被检测对象进行巡检，其特征在于，所述巡检方法包括步骤：

驱动所述巡检机器人沿预定的巡检路径移动；

获取所述被检测对象的状态信息；

根据被检测对象的状态信息和预定标准，判断被检测对象是否处于故障状态；

如果被检测对象处于故障状态时，进一步判断所述巡检机器人是否处于低通信条件；

如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第一预定方向进行移动，并记录移动的距离，直到到达第一特征点。

10.如权利要求9所述的巡检方法，其特征在于，该巡检方法进一步包括步骤：如果所述巡检机器人处于低通信条件，则自所述被检测对象位置沿第二预定方向进行移动，并记录移动的距离，到达第二特征点。

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