CN114660614A - 一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，涉及机器人自动导航技术。针对现有技术中环境复杂的场景导航精度低的问题提出本方案，在指定区域设置若干定位单元，在机器人设置用于获取任一所述定位单元信息的交互模块；机器人通过与定位单元的交互信息确定当前所处的绝对定位点，并将所述绝对定位点修正至当前预计的导航定位点。其优点在于，定位精度提升，巡检路线有更高的自由度，尤其适用于管廊效应、现场环境有重大变化等石化场所。
Description
技术领域
本发明涉及机器人自动导航技术，尤其涉及一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法。
背景技术
随着科技的进步与社会的发展，防爆轮式巡检机器人激光导航广泛应用到石化场所。激光导航主要利用激光传感器、陀螺仪和码盘进行定位，具有定位高的特点，但是对于一些场所环境变化比较大，尤其是对于有管廊效应、现场环境有重大变化等场所，激光导航的定位误差比较大。因此石化场所急需一种轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法以提高自动导航的精度。
发明内容
本发明目的在于提供一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，以解决上述现有技术存在的问题。
本发明所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，在指定区域设置若干定位单元，在机器人设置用于获取任一所述定位单元信息的交互模块；机器人通过与定位单元的交互信息确定当前所处的绝对定位点，并将所述绝对定位点修正至当前预计的导航定位点。
所述定位单元是反光柱，反光柱数量为三条以上，且至少三条反光柱的位置不在一直线上；所述交互模块是激光传感器；机器人预设各反光柱的坐标信息，利用激光传感器获取与各反光柱之间的距离信息，利用三角原理确定当前所处的绝对定位点。
机器人检测是否成功扫描所有的反光柱，若是则进行定位修正，若否则停机报警。
激光传感器获取反光强度大于强度阈值且反射光横截面积小于面积阈值时，判断扫描的物体为反光柱，否则判断为普通物体。
机器人判断绝对定位点与导航定位点的偏差范围是否超过偏差阈值，超过则停机报警，不超过则进行定位修正。
所述定位单元是RFID卡，写有位置信息及独立ID，安装在地面；所述交互模块是读卡器；机器人自动导航至任一RFID卡，读卡器对RFID卡进行信息读取，若读取成功，校对该RFID卡的位置信息与导航定位点是否一致，不一致则以该RFID卡的位置信息对导航定位点进行修正；若读取失败则停机报警。
本发明所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其优点在于，激光导航的原理更简单，涉及计算量也不至于短时间内让处理单元难以负载，并且在同一环境下得到的数据更加精确，所以使用激光导航技术的巡检机器人往往可以更精准地绘制二维地图或三维模型，配合交互模块可以应对各种地形。与传统的磁轨导航相比，本项技术可以避免在站场铺设磁轨，节省项目投资费用30％。机器人采用本发明的补偿方法进行激光导航后，定位精度提升，巡检路线有更高的自由度，尤其适用于管廊效应、现场环境有重大变化等石化场所。
附图说明
图1是本发明实施例一的场景应用示意图；
图2是激光横截面积的原理示意图。
图3是本发明实施例二的场景应用示意图。
具体实施方式
本发明所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法在指定区域设置若干定位单元，在机器人设置用于获取任一所述定位单元信息的交互模块。机器人通过与定位单元的交互信息确定当前所处的绝对定位点，并将所述绝对定位点修正至当前预计的导航定位点。
定位单元和交互模块的配合使用至少可以有两种实施方式：
实施例一
如图1所示，在特定的区域中，设置若干反光柱。反光柱的具体数量可以根据现场环境的复杂程度按需设置，但最少设置为能围成三角形的分布方式。本实施例以最少的三条为例，分布在图中的A、B、C三点。各点在机器人的原配地图中均有坐标记录，以及反光柱总数量记录。当机器人根据原配地图的导航信息到达该特定区域，因为环境复杂或管廊效应等原因，定位精度开始下降或者将要失灵。此时机器人原配地图上预判机器人当前的定位是导航定位点P，机器人开始扫描各反光柱进行定位补偿。
反光柱表面贴有高能见度反光材料，其反射能力明显高于其他普通物体。因此在机器人中预设反光阈值，可以分辨出激光扫到的物体是否反光柱。另外为了进一步提升扫描的有效性和环境的确定性，只有反射光的横截面积小于面积阈值且反光强度大于强度阈值时才认定该次扫描信息有效。否则均认定扫到的是普通物体，如图1中的反射信息L0。反光强度的单位一般使用dc/m2。对于横截面积的引入，基于图2所示的原理，激光虽然方向性极佳，但仍然有一定的角度扩散。发出的激光经过反射后必然比发出端的横截面积要大，而横截面积的变化也随着距离正向增大，因此横截面积也是距离有效性的一个衡量因素。
机器人确认能正确扫描到全部反光柱后利用三角原理进行定位，扫描不齐全则认为当前定位工作失效而停机报警。机器人与A点反光柱的反射信息La、与B点反光柱的反射信息Lb以及与C点反光柱的反射信息Lc可以计算出机器人与该些反光柱的相对位置，从而计算出当前真实的绝对定位点P。
对比绝对定位点P和导航定位点Q之间的偏差范围，当偏差范围低于偏差阈值时将绝对定位点P的信息修正至导航定位点Q中，从而反馈至原配地图中。若偏差范围大于偏差阈值则认为机器人当前位置已超出安全工作范畴，需要停机报警。
实施例二
如图3所示，当工作环境进一步复杂或者工作场景空间明显受限，不再适合利用激光进行扫描定位。可以在机器人行进的路线上及其附近位置，按需配置数量不等的 RFID卡。RFID卡安装在地面上，卡内写有当前位置信息以及独立的ID。相应地，机器人上搭载有读卡器用于读取RFID卡的内容。
机器人利用原配地图中的导航定位点Q自动导航至任一目标RFID卡上方，读卡器对该RFID卡进行信息读取。校对该RFID卡的位置信息与导航定位点Q是否一致，不一致则以该RFID卡的位置信息作为绝对定位点P对导航定位点Q进行修正。若读取失败则停机报警。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，
在指定区域设置若干定位单元，在机器人设置用于获取任一所述定位单元信息的交互模块；机器人通过与定位单元的交互信息确定当前所处的绝对定位点，并将所述绝对定位点修正至当前预计的导航定位点。
2.根据权利要求1所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，所述定位单元是反光柱，反光柱数量为三条以上，且至少三条反光柱的位置不在一直线上；所述交互模块是激光传感器；机器人预设各反光柱的坐标信息，利用激光传感器获取与各反光柱之间的距离信息，利用三角原理确定当前所处的绝对定位点。
3.根据权利要求2所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，机器人检测是否成功扫描所有的反光柱，若是则进行定位修正，若否则停机报警。
4.根据权利要求2所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，激光传感器获取反光强度大于强度阈值且反射光横截面积小于面积阈值时，判断扫描的物体为反光柱，否则判断为普通物体。
5.根据权利要求2所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，机器人判断绝对定位点与导航定位点的偏差范围是否超过偏差阈值，超过则停机报警，不超过则进行定位修正。
6.根据权利要求1所述一种应用于轮式巡检机器人的激光导航环境定位补偿方法，其特征在于，所述定位单元是RFID卡，写有位置信息及独立ID，安装在地面；所述交互模块是读卡器；机器人自动导航至任一RFID卡，读卡器对RFID卡进行信息读取，若读取成功，校对该RFID卡的位置信息与导航定位点是否一致，不一致则以该RFID卡的位置信息对导航定位点进行修正；若读取失败则停机报警。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115830839A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-03-21 | 深圳云游四海信息科技有限公司 | 对路内巡检车定位偏差进行校正的方法和系统 |
| CN116068564A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-05-05 | 南京天创电子技术有限公司 | 一种长距离隧道场景下的机器人激光定位方法 |
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2022
- 2022-02-15 CN CN202210136096.9A patent/CN114660614A/zh active Pending
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