CN112803528A - 一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法 - Google Patents

一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机器人技术领域，公开了一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法。所述巡检机器人包括：位置定位模块、电量检测模块、图像采集模块、环境检测模块、提示模块、中央控制模块、信号传输模块、运程监控模块、充电模块、驱动模块、环境分析模块和机器人状态监控模块。本发明通过位置定位模块，可以实时定位，便于进行寻找维修；通过充电模块和驱动模块，实现巡检机器人自动充电，避免人工进行充电，提高了工作效率；通过机器人状态监控模块，保证巡检机器人的正常运行；通过电量检测模块，实时对蓄电池中的电量进行检测，避免电量不足，影响机器人的正常运行。

Description

一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法。
背景技术
目前，机器人是自动控制机器(Robot)的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发。中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和中国的分类是一致的。空中机器人又叫无人机器，在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。随着社会经济的发展，大型商场和工厂出现。为了实时检测大型商场和工厂，巡检机器人发挥着关键性的作用。但是现有的巡检机器人在充电时，需要人工进行操作，降低了工作效率。同时现有的巡检机器人在运行过程中，无法实现准确定位，需要人工进行寻找维修，增加了工作人员的负担。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有的巡检机器人在充电时，需要人工进行操作，降低了工作效率。
(2)现有的巡检机器人在运行过程中，无法实现准确定位，需要人工进行寻找维修，增加了工作人员的负担。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法。
本发明是这样实现的，一种巡检机器人的在线充电定位方法，所述巡检机器人的在线充电定位方法，包括：
步骤一，通过位置定位模块利用设置在巡检机器人上的定位器对整体巡检机器人的位置进行定位；通过电量检测模块利用电量传感器对蓄电池的电流进行检测；
步骤二，通过图像采集模块利用设置的摄像头对巡检机器人周围的环境进行监控；通过环境检测模块利用环境检测传感器，对巡检机器人周围的环境进行检测；
所述通过图像采集模块利用设置的摄像头对机器人周围的环境进行监控，包括：
通过设置在巡检机器人上的摄像头进行图像的采集；
将采集的图像进行汇总，得到汇总图像；
将汇总图像进行图像处理；
图像处理完成后，提取图像中的特征，进行特征匹配、描述和识别；
所述图像处理包括：图像压缩和图像增强，并对增强后的图像进行图像复原；
所述图像压缩包括：
获取多种图像压缩方法并进行存储；根据需要选择进行工作的图像压缩方法；根据选择的图像压缩方法，从存储的图像压缩方法中读取相应的压缩方法，将输入的图像数据压缩；将压缩后的图像数据进行输出；
所述图像增强包括：
获取压缩后的多幅图像；分析多幅图像处理的先后顺序，得到图像处理的优先级；根据使用频繁程度对各个图像增强方法进行排序，进而获得各类图像增强方法的使用优先级；计算得到各个图像增强方法的优选级函数；根据图像处理的优先级、每种图像增强算法的优先级函数，得到多幅图像的处理顺序及对应的图像增强方法；
步骤三，通过提示模块利用提示设备用以提示警报；通过中央控制模块利用主控机协调各个模块的正常运行；
步骤四，通过信号传输模块利用信号传输设备进行数据的传输；通过运程监控模块利用远控监控中心对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控；
步骤五，通过充电模块利用充电夹与充电桩连接，进行充电操作；通过驱动模块利用巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整；
步骤六，通过环境分析模块利用环境分析程序根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断；通过机器人状态监控模块利用传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
进一步，所述步骤二中，所述对增强后的图像进行图像复原，包括：获取增强后的图像中的图像压缩数据；基于预设的反量化因素，对所述图像压缩数据进行反量化，获得反量化数据；所述反量化因素为整数；对所述反量化数据进行DCT反变换，获得复原图像。
进一步，所述步骤四中，驱动模块通过巡检机器人下端的驱动转向结构为：
转向座上侧固定有轴承与机器人支撑腿连接，其中，支撑腿内部为中空；支撑腿内部固定有转向电机，转向电机输出轴与转向座连接；转向座下端固定有驱动座，驱动座上通过轴承固定有驱动轮，驱动座外侧固定有驱动电机，驱动电机通过联轴器与驱动轮连接轴连接。
进一步，所述步骤四中，充电模块通过充电夹与充电桩连接，进行充电操作的具体过程为：
巡检机器人行驶到充电桩侧面，并通过定位器获取巡检机器人的位置信息，进行位置的调整；
巡检机器人通过电动伸缩臂，使充电夹头插入充电桩中的充电孔中，进行充电操作；
在充电夹头插入充电桩中的充电孔中过程中，通过定位器和摄像头，获取充电夹头的位置，实时精确定位。
进一步，所述步骤五中，提示模块通过提示设备包括：显示屏、报警器、语音提示器、灯光提示器。
进一步，所述步骤五中，信号传输模块中的信号传输设备，包括：
信号传输设备，包括一个或多个具有驱动电路和用于传输由该驱动电路产生的信号的块内传输线的电路块；
一个或多个具有接收电路和用于传输该信号到所述接收电路的块内传输线，以及一个用于在驱动电路和接收电路块之间传播信号的主块间传输线；
块间传输线在其一端或两端端接一个或两个阻值基本与块间传输线的阻抗相同的电阻；
每个块内传输线具有一个电阻性元件，其阻值等于或接近于通过将所述的块内传输线的阻抗减去所述的块间传输线的阻抗的一半得到的值。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述巡检机器人的在线充电定位方法的巡检机器人，所述巡检机器人，包括：
位置定位模块，与中央控制模块连接，通过定位器，对整体巡检机器人的位置进行定位；
电量检测模块，与中央控制模块连接，通过电量传感器，对蓄电池的电流进行检测；
图像采集模块，与中央控制模块连接，通过设置摄像头，对巡检机器人周围的环境进行监控；
环境检测模块，与中央控制模块连接，通过各种环境检测传感器，对周围的环境进行检测；
提示模块，与中央控制模块连接，通过提示设备，用以提示警报；
中央控制模块，分别与位置定位模块、电量检测模块、图像采集模块、环境检测模块、提示模块、信号传输模块、充电模块、驱动模块、环境分析模块、机器人状态监控模块连接，协调各个模块的正常运行；
信号传输模块，与中央控制模块连接，通过信号传输设备，用以数据的传输；
运程监控模块，与信号传输模块连接，通过远控监控中心，对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控。
进一步，所述巡检机器人，还包括：
充电模块，与中央控制模块连接，通过充电夹与充电桩连接，进行充电操作；
驱动模块，与中央控制模块连接，通过巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整；
环境分析模块，与中央控制模块连接，根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断；
机器人状态监控模块，与中央控制模块连接，通过各种传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的巡检机器人的在线充电定位方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的巡检机器人的在线充电定位方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明通过位置定位模块，可以实时定位，便于进行寻找维修；通过电量检测模块，实时对蓄电池中的电量进行检测，避免电量不足，影响机器人的正常运行；通过环境检测模块，对所巡检的环境进行检测，提高环境检测的质量；通过充电模块和驱动模块，实现巡检机器人自动充电，避免人工进行充电，提高了工作效率；通过机器人状态监控模块，保证巡检机器人的正常运行。
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做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的巡检机器人的在线充电定位方法流程图。
图2是本发明实施例提供的通过图像采集模块利用设置的摄像头对机器人周围的环境进行监控流程图。
图3是本发明实施例提供的对增强后的图像进行图像复原流程图。
图4是本发明实施例提供的通过充电模块利用充电夹与充电桩连接，进行充电操作流程图。
图5是本发明实施例提供的巡检机器人结构框图。
图5中：1、位置定位模块；2、电量检测模块；3、图像采集模块；4、环境检测模块；5、提示模块；6、中央控制模块；7、信号传输模块；8、运程监控模块；9、充电模块；10、驱动模块；11、环境分析模块；12、机器人状态监控模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种巡检机器人及其巡检机器人的在线充电定位方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的巡检机器人的在线充电定位方法，包括：
S101，通过位置定位模块利用设置在巡检机器人上的定位器对整体巡检机器人的位置进行定位；通过电量检测模块利用电量传感器对蓄电池的电流进行检测。
S102，通过图像采集模块利用设置的摄像头对巡检机器人周围的环境进行监控；通过环境检测模块利用环境检测传感器，对巡检机器人周围的环境进行检测。
S103，通过提示模块利用提示设备用以提示警报；通过中央控制模块利用主控机协调各个模块的正常运行。
S104，通过信号传输模块利用信号传输设备进行数据的传输；通过运程监控模块利用远控监控中心对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控。
S105，通过充电模块利用充电夹与充电桩连接，进行充电操作；通过驱动模块利用巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整。
S106，通过环境分析模块利用环境分析程序根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断；通过机器人状态监控模块利用传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
如图2所示，本发明实施例提供的通过图像采集模块利用设置的摄像头对机器人周围的环境进行监控，包括：
S201，通过设置在巡检机器人上的摄像头进行图像的采集。
S202，将采集的图像进行汇总，得到汇总图像。
S203，将汇总图像进行图像处理。
S204，图像处理完成后，提取图像中的特征，进行特征匹配、描述和识别。
本发明实施例提供的图像处理包括：图像压缩和图像增强，并对增强后的图像进行图像复原；
本发明实施例提供的图像压缩包括：
获取多种图像压缩方法并进行存储；根据需要选择进行工作的图像压缩方法；根据选择的图像压缩方法，从存储的图像压缩方法中读取相应的压缩方法，将输入的图像数据压缩；将压缩后的图像数据进行输出；
本发明实施例提供的图像增强包括：获取压缩后的多幅图像；分析多幅图像处理的先后顺序，得到图像处理的优先级；根据使用频繁程度对各个图像增强方法进行排序，进而获得各类图像增强方法的使用优先级；
计算得到各个图像增强方法的优选级函数；
根据图像处理的优先级、每种图像增强算法的优先级函数，得到多幅图像的处理顺序及对应的图像增强方法；
如图3所示，步骤S102中，本发明实施例提供的对增强后的图像进行图像复原，包括：
S301，获取增强后的图像中的图像压缩数据。
S302，基于预设的反量化因素，对所述图像压缩数据进行反量化，获得反量化数据；所述反量化因素为整数。
S303，对所述反量化数据进行DCT反变换，获得复原图像。
步骤S103中，本发明实施例提供的提示设备包括：显示屏、报警器、语音提示器、灯光提示器。
步骤S104中，本发明实施例提供的通过信号传输模块利用信号传输设备进行数据的传输，包括：
信号传输设备，包括一个或多个具有驱动电路和用于传输由该驱动电路产生的信号的块内传输线的电路块；
一个或多个具有接收电路和用于传输该信号到所述接收电路的块内传输线，以及一个用于在驱动电路和接收电路块之间传播信号的主块间传输线；
块间传输线在其一端或两端端接一个或两个阻值基本与块间传输线的阻抗相同的电阻；
每个块内传输线具有一个电阻性元件，其阻值等于或接近于通过将所述的块内传输线的阻抗减去所述的块间传输线的阻抗的一半得到的值。
如图4所示，步骤S105中，本发明实施例提供的通过充电模块利用充电夹与充电桩连接，进行充电操作，包括：
S401，巡检机器人行驶到充电桩侧面，并通过定位器获取巡检机器人的位置信息，进行位置的调整；
S402，巡检机器人通过电动伸缩臂，使充电夹头插入充电桩中的充电孔中，进行充电操作；
S403，在充电夹头插入充电桩中的充电孔中过程中，通过定位器和摄像头，获取充电夹头的位置，实时精确定位。
步骤S105中，本发明实施例提供的巡检机器人下端的驱动转向结构为：
转向座上侧固定有轴承与机器人支撑腿连接，其中，支撑腿内部为中空；支撑腿内部固定有转向电机，转向电机输出轴与转向座连接；转向座下端固定有驱动座，驱动座上通过轴承固定有驱动轮，驱动座外侧固定有驱动电机，驱动电机通过联轴器与驱动轮连接轴连接。
如图5所示，本发明实施例提供的巡检机器人包括：
位置定位模块1，与中央控制模块6连接，通过定位器，对整体巡检机器人的位置进行定位。
电量检测模块2，与中央控制模块6连接，通过电量传感器，对蓄电池的电流进行检测。
图像采集模块3，与中央控制模块6连接，通过设置摄像头，对巡检机器人周围的环境进行监控。
环境检测模块4，与中央控制模块6连接，通过各种环境检测传感器，对周围的环境进行检测。
提示模块5，与中央控制模块6连接，通过提示设备，用以提示警报。
中央控制模块6，分别与位置定位模块1、电量检测模块2、图像采集模块3、环境检测模块4、提示模块5、信号传输模块7、充电模块9、驱动模块10、环境分析模块11、机器人状态监控模块12连接，协调各个模块的正常运行。
信号传输模块7，与中央控制模块6连接，通过信号传输设备，用以数据的传输。
运程监控模块8，与信号传输模块7连接，通过远控监控中心，对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控。
充电模块9，与中央控制模块6连接，通过充电夹与充电桩连接，进行充电操作。
驱动模块10，与中央控制模块6连接，通过巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整。
环境分析模块11，与中央控制模块6连接，根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断。
机器人状态监控模块12，与中央控制模块6连接，通过各种传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述巡检机器人的在线充电定位方法，包括：
步骤一，通过位置定位模块利用设置在巡检机器人上的定位器对整体巡检机器人的位置进行定位；通过电量检测模块利用电量传感器对蓄电池的电流进行检测；
步骤二，通过图像采集模块利用设置的摄像头对巡检机器人周围的环境进行监控；通过环境检测模块利用环境检测传感器，对巡检机器人周围的环境进行检测；
所述通过图像采集模块利用设置的摄像头对机器人周围的环境进行监控，包括：
通过设置在巡检机器人上的摄像头进行图像的采集；
将采集的图像进行汇总，得到汇总图像；
将汇总图像进行图像处理；
图像处理完成后，提取图像中的特征，进行特征匹配、描述和识别；
所述图像处理包括：图像压缩和图像增强，并对增强后的图像进行图像复原；
所述图像压缩包括：
获取多种图像压缩方法并进行存储；根据需要选择进行工作的图像压缩方法；根据选择的图像压缩方法，从存储的图像压缩方法中读取相应的压缩方法，将输入的图像数据压缩；将压缩后的图像数据进行输出；
所述图像增强包括：
获取压缩后的多幅图像；分析多幅图像处理的先后顺序，得到图像处理的优先级；根据使用频繁程度对各个图像增强方法进行排序，进而获得各类图像增强方法的使用优先级；计算得到各个图像增强方法的优选级函数；根据图像处理的优先级、每种图像增强算法的优先级函数，得到多幅图像的处理顺序及对应的图像增强方法；
步骤三，通过提示模块利用提示设备用以提示警报；通过中央控制模块利用主控机协调各个模块的正常运行；
步骤四，通过信号传输模块利用信号传输设备进行数据的传输；通过运程监控模块利用远控监控中心对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控；
步骤五，通过充电模块利用充电夹与充电桩连接，进行充电操作；通过驱动模块利用巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整；
步骤六，通过环境分析模块利用环境分析程序根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断；通过机器人状态监控模块利用传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
2.如权利要求1所述巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述步骤二中，所述对增强后的图像进行图像复原，包括：获取增强后的图像中的图像压缩数据；基于预设的反量化因素，对所述图像压缩数据进行反量化，获得反量化数据；所述反量化因素为整数；对所述反量化数据进行DCT反变换，获得复原图像。
3.如权利要求1所述巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述步骤四中，驱动模块通过巡检机器人下端的驱动转向结构为：
转向座上侧固定有轴承与机器人支撑腿连接，其中，支撑腿内部为中空；支撑腿内部固定有转向电机，转向电机输出轴与转向座连接；转向座下端固定有驱动座，驱动座上通过轴承固定有驱动轮，驱动座外侧固定有驱动电机，驱动电机通过联轴器与驱动轮连接轴连接。
4.如权利要求1所述巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述步骤四中，充电模块通过充电夹与充电桩连接，进行充电操作的具体过程为：
巡检机器人行驶到充电桩侧面，并通过定位器获取巡检机器人的位置信息，进行位置的调整；
巡检机器人通过电动伸缩臂，使充电夹头插入充电桩中的充电孔中，进行充电操作；
在充电夹头插入充电桩中的充电孔中过程中，通过定位器和摄像头，获取充电夹头的位置，实时精确定位。
5.如权利要求1所述巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述步骤五中，提示模块通过提示设备包括：显示屏、报警器、语音提示器、灯光提示器。
6.如权利要求1所述巡检机器人的在线充电定位方法，其特征在于，所述步骤五中，信号传输模块中的信号传输设备，包括：
信号传输设备，包括一个或多个具有驱动电路和用于传输由该驱动电路产生的信号的块内传输线的电路块；
一个或多个具有接收电路和用于传输该信号到所述接收电路的块内传输线，以及一个用于在驱动电路和接收电路块之间传播信号的主块间传输线；
块间传输线在其一端或两端端接一个或两个阻值基本与块间传输线的阻抗相同的电阻；
每个块内传输线具有一个电阻性元件，其阻值等于或接近于通过将所述的块内传输线的阻抗减去所述的块间传输线的阻抗的一半得到的值。
7.一种实施如权利要求1～6任意一项所述巡检机器人的在线充电定位方法的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人，包括：
位置定位模块，与中央控制模块连接，通过定位器，对整体巡检机器人的位置进行定位；
电量检测模块，与中央控制模块连接，通过电量传感器，对蓄电池的电流进行检测；
图像采集模块，与中央控制模块连接，通过设置摄像头，对巡检机器人周围的环境进行监控；
环境检测模块，与中央控制模块连接，通过各种环境检测传感器，对周围的环境进行检测；
提示模块，与中央控制模块连接，通过提示设备，用以提示警报；
中央控制模块，分别与位置定位模块、电量检测模块、图像采集模块、环境检测模块、提示模块、信号传输模块、充电模块、驱动模块、环境分析模块、机器人状态监控模块连接，协调各个模块的正常运行；
信号传输模块，与中央控制模块连接，通过信号传输设备，用以数据的传输；
运程监控模块，与信号传输模块连接，通过远控监控中心，对机器人的所有运行状态和所处的环境进行监控。
8.如权利要求7所述的巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人，还包括：
充电模块，与中央控制模块连接，通过充电夹与充电桩连接，进行充电操作；
驱动模块，与中央控制模块连接，通过巡检机器人下端的驱动转向结构，对行驶的方向进行调整；
环境分析模块，与中央控制模块连接，根据检测的环境参数，对环境的状态进行分析判断；
机器人状态监控模块，与中央控制模块连接，通过各种传感器采集机器人的各种参数，对机器人的运行状态进行分析。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～6任意一项所述的巡检机器人的在线充电定位方法。
10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～6任意一项所述的巡检机器人的在线充电定位方法。
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