CN114770538A - 一种机器人自动巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人自动巡检方法，该方法包括以下步骤：各巡检机器人以设定间隔自充电桩为起点出发，基于各巡检中心点的巡检状态和优先级，随机选择下一个巡检中心点，当前位置至下一个巡检中心点由随机选择的可行的连接串进行连接，根据巡检要求完成巡检项目，更新巡检中心点以及连接串的巡检状态，所述设定间隔为所有巡检机器人至少完成一次巡检中心点以及连接串的巡检状态的更新。与现有技术相比，本发明只需要配置自动调整优先级的条件，那么巡检机器人就可以根据要求进行自动巡检，巡检的线路不固定，随机性较强，能够克服现有技术呆板的固定路线巡检，不能实时调整等问题。

Description

一种机器人自动巡检方法

技术领域

本发明属于一种智能巡检方法，涉及一种机器人自动巡检方法。

背景技术

机器人行业是目前新兴的，较高速增长的行业，机器人巡检是目前较为常见的机器人使用用途。巡检机器人是一种自动运行的地面移动机器人，其可以携带可见光摄像头、红外热像仪等传感器，以实现对电力设备进行自动巡检，以降低人工巡检的强度。相较于一般的人工巡检，机器人巡检具有连续巡检时间长，巡检成本低的优势。

但是，现有的巡检机器人路径都是沿着固定路径巡检，巡检的过程中执行较为呆板，因此，开发一种自主选择目标的自动巡检机器人，降低路线固定导致的巡检死角很有必要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的巡检机器人路径都是沿着固定路径巡检，巡检的过程中执行较为呆板的问题，提供一种机器人自动巡检方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种机器人自动巡检方法，该方法由若干台相互通信的巡检机器人协同实现，巡检区域划分为若干个独立巡检区，每个独立巡检区内标记有可通行道路和待巡检的设施，所述独立巡检区通过聚类方式形成若干连接串，各所述连接串具有一巡检中心点，所述巡检中心点设定有优先级；

该方法包括以下步骤：

各巡检机器人以设定间隔自充电桩为起点出发，基于各巡检中心点的巡检状态和优先级，随机选择下一个巡检中心点，当前位置至下一个巡检中心点由随机选择的可行的连接串进行连接，根据巡检要求完成巡检项目，更新巡检中心点以及连接串的巡检状态，所述设定间隔为所有巡检机器人至少完成一次巡检中心点以及连接串的巡检状态的更新。

作为优选，通过聚类方式形成若干连接串具体为：

对独立巡检区进行聚类分析，确定若干个巡检中心点；

依次以每一巡检中心点为巡检中心，根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的其他巡检中心点，作为巡检中心的一个连接串端点；

遍历所有尚未分配的其他独立巡检区，根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的连接串端点，作为新的连接串端点，从而形成连接串，其中，最后加入连接串的端点至少配置有一条距离充电桩最近的道路。

作为优选，对独立巡检区进行聚类分析时，只选择重要性满足要求的独立巡检区按照进行若干轮聚类，每轮聚类之后都更新一次聚类中心点，通过若干轮聚类后确定若干个聚类中心点，每个聚类中心点根据维度距离确定若干个巡检中心点，首轮聚类的中心，由人工根据重要性进行确定，基于所述巡检中心点构建连接串。

作为优选，对独立巡检区进行聚类分析时，聚类的维度至少包括独立巡检区位置和独立巡检区最长巡检间隔两类。

作为优选，所述巡检中心点的优先级通过以下方式确定：

若存在巡检中心点的巡检状态为未巡检时长大于安全巡检间隔，则该巡检中心点的优先级最高；

选择所有安全巡检间隔符合要求的巡检中心点作为备选，在备选中，将只需要通过连接串即可连接的巡检中心点的优先级设定为第二级别，将巡检路线完成所需必要巡检时间小于设定值的巡检中心点的优先级设定为第三级别。

作为优选，所述安全巡检间隔由巡检中心点的最长巡检间隔乘以安全系数的方式得出。

作为优选，所述充电桩至少布置有两个。

作为优选，在所述巡检机器人的电量少于预定值时，通过以下方式实现机器人自动回充：

读取充电桩的空闲状态，若只存在有唯一充电桩，则巡检机器人将唯一充电桩作为下一个目标，根据当前巡检的独立巡检区选择到达某一连接串的端点，并根据配置的一条距离充电桩最近的道路返回充电，并更新充电桩状态，否则，巡检机器人根据充电桩的位置，选出若干条返回充电的道路，计算每条道路返回所需要消耗的电量，选择消耗的电量符合当前要求的道路，然后根据巡检中心点的优先级，随机选择返回充电的道路返回充电，并更新充电桩状态。

作为优选，所述巡检机器人包括对专属设备进行巡检的专属机器人，且专属机器人在所有巡检机器人中的数量占比小于0.5，则对独立巡检区进行聚类分析时，先在聚类的维度引入专属设备，进行专属聚类，确定若干个专属巡检中心点，然后将所有专属巡检中心点剔除后，进行普通聚类。

作为优选，所述专属机器人随机选择下一个巡检中心点时，优先选择专属巡检中心点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明只需要配置自动调整优先级的条件，那么巡检机器人就可以根据要求进行自动巡检，巡检的线路不固定，随机性较强，能够克服现有技术呆板的固定路线巡检，不能实时调整等问题。

2、本发明在巡检机器人进行日常巡检之前对独立巡检区的连接串进行初始配置，各巡检机器人可根据设定间隔自动完成每个独立巡检区的巡检项目，方便，可靠。

3、本发明考虑了具有少量专属机器人的场景，优先对有特殊要求的专属设备进行聚类分析，进一步提高巡检可靠性。

4、本发明设计有机器人自动回充步骤，可在机器人电量低于设定值及时返回充电。

附图说明

图1为本发明中确定巡检中心点的一种流程示意图；

图2为本发明中日常巡检的一种流程示意图；

图3为本发明中优先级排序的一种流程示意图；

图4为本发明中自动回充的一种流程示意图。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例提供一种机器人自动巡检方法，该方法由同一区域内的若干台相互通信的巡检机器人协同实现，该区域内还设置有若干个充电桩，各巡检机器人共享一与所巡检区域匹配的电子地图，电子地图被分割为若干个相互拼接的独立巡检区，每个独立巡检区内标记有可通行道路和待巡检的设施，电子地图根据每个巡检区的巡检要求配置巡检项目，并对每个巡检项目配置必要的巡检时间以及最长巡检间隔。

在具体实施方式中，各巡检机器人相互通信的方式包括直接相互通信，也包括配置一台主巡检机器人，其他所有巡检机器人向它进行通信，或者是配置有主机，所有巡检机器人向主机通信等情况。

本实施例的机器人自动巡检方法包括初始化步骤和日常巡检步骤，初始化步骤在日常巡检步骤之前执行，用于确定巡检中心点及连接串，仅执行一次即可。

如图1所示，初始化步骤包括：

A1、对独立巡检区进行聚类分析，确定若干个巡检中心点，在所述步骤A1中，对独立巡检区进行聚类分析时，只选择重要性满足要求的独立巡检区按照进行若干轮聚类，每轮聚类之后都更新一次聚类中心点，通过若干轮聚类后确定若干个聚类中心点，每个聚类中心点根据维度距离确定若干个巡检中心点，首次聚类的中心，由人工根据重要性进行确定；对独立巡检区进行聚类分析中，聚类的维度至少包括独立巡检区位置和独立巡检区最长巡检间隔两类，其中，独立巡检区位置维度按照XY坐标作为维度进行排列，独立巡检区最长巡检间隔维度作为Z轴坐标进行排列，独立巡检区最长巡检间隔维度和独立巡检区位置维度的转换由人工设定。重要性也可以进行多层分级，例如，最重要设施的维度可以分别定义为0.9，一般重要设施的维度是0.7，次重要的设施维度为0.5等，一般设施的维度一般定为0。相应的，通过电子地图获取的道路距离也需要进行对应的转换，转换的比例可以由人工进行设定，如果要突出设施重要性的要求，则可以将道路距离转换比例调低，如果要增强道路距离的重要性，则可以将道路转换比例调高，例如设施比较重要的时候100米距离只能转换维度距离为0.1，而确定要增强道路距离的重要性时，100米距离可以转换维度距离为0.2，当然，也可以选择其他的维度计算方法，或者增加其他相关的维度，用于聚类。

A2、对尚未分配的其他独立巡检区根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的巡检中心点，与巡检中心形成对应关系之后，作为巡检中心的一个连接串端点，

A3、对尚未分配的其他独立巡检区根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的连接串端点，与连接串端点形成对应关系之后，作为新的连接串端点，然后重复本步骤，直到遍历所有的独立巡检区；

A4、所有的连接串端点寻找任意一个能直接连接的最后加入连接串的端点，如果没有对应的最后加入连接串的端点，则寻找能直接连接的倒数第二个加入连接串的端点，直到所有的连接串端点均配置有至少一个加入连接串的端点，保证所有独立巡检区都能可靠进行自动巡检；

A5、最后加入连接串的端点至少都配置有一条距离充电桩最近的道路，以方便巡检机器人的返回充电操作。

如图2所示，日常巡检步骤包括：

B1、巡检机器人根据各巡检中心的巡检状态，同时根据优先级，随机选择下一个巡检中心点，在日常的巡检步骤中，所有巡检机器人的起点均为充电桩，所有巡检机器人离开充电桩之间至少存在着时间间隔，至少需要所有的巡检机器人更新一次巡检中心点以及连接串的巡检状态，下一个巡检机器人才能离开充电桩，提高各巡检中心点的巡检可靠性，避免不同巡检机器人巡检同一独立巡检区。起点至下一个巡检中心的路线则由随机选择的可行的连接串进行连接。

如图3所示，巡检中心的优先级具体通过以下方式确定：

C1、若存在巡检中心的巡检状态为未巡检时长大于安全巡检间隔，则该巡检中心的优先级最高，然后执行步骤C2，安全巡检间隔由该巡检中心的最长巡检间隔乘以安全系数的方式得出，安全系数与巡检中心的人流量、设施变动以及监控数据相关；

C2、选择所有安全巡检间隔符合要求的巡检中心作为备选，在备选中，若存在只需要通过连接串即可连接的巡检中心，则符合条件的巡检中心为优先级为第二级别，若不存在只需要通过连接串即可连接的巡检中心，则执行步骤C3，安全巡检间隔符合要求指巡检中心距离上次巡检的时间间隔大于设定值；本实施例中，人流量、设施变动以及监控数据可以由机器人进行监测，也可以由无线发送的形式传输至机器人中进行更新，例如，人流增加了，安全系数就进行调节，然后设施有变动，则也可以对安全系数进行调节，调节的公式、函数可以是预设的，例如人流增加了，安全系数调节上0.1，如果配置有主机，主机设置有读取设备发出警告的信息的时候，可以调节巡检中心的安全系数，如果设施设备只是出于连接串中，那么将该连接串对应的巡检中心的安全系数调高，同时也调高本身连接串的安全系数，就可以达到机器人自主巡检的效果，调节安全系数的函数、公式由事先进行设定，例如，可以设定有设备发出警告时，安全系数取最大值，那么就可以确保下一个巡检目标一定是对应的巡检中心，而人流量只是稍微增加，那么可以稍微调高一点安全系数，稍稍提高巡检的可能性，而人流量增加较多时，进一步调高一点安全系数，保证在没有其他更重要的巡检目标时，巡检的可能性较大。通过如此方式，即可帮助机器人寻找合适的目标进行巡检。

C3、选择所有经过安全巡检间隔符合要求的巡检中心作为备选，选择巡检路线完成所需必要巡检时间小于设定值的巡检中心作为优先级为第三级别。

B2、所有的巡检机器人更新巡检中心点以及连接串的巡检状态。

B3、根据巡检要求完成巡检项目，然后重复执行步骤B1。

在优选的实施方式中，充电桩至少布置有两个位置，在巡检机器人的电量少于预定值时，启动机器人自动回充步骤。如图4所示，自动回充步骤包括：

D1、巡检机器人根据机器人状态读取充电桩的空闲状态，若只存在有唯一充电桩，则巡检机器人将唯一充电桩作为下一个目标，根据当前巡检独立巡检区选择到达连接串的端点，然后根据配置的一条距离充电桩最近的道路返回充电，并更新充电桩状态，否则执行D2；

D2、巡检机器人根据充电桩的位置，选出若干条返回充电的道路，计算每条道路返回所需要消耗的电量，选择消耗的电量符合当前要求的道路，然后根据优先级，随机选择返回充电的道路，并更新充电桩状态。

在本实施例中，只需要配置自动调整优先级的条件，那么巡检机器人就可以根据要求进行自动巡检，巡检的线路不固定，随机性较强，能够克服现有技术呆板的固定路线巡检，不能实时调整等问题。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，计算机可读取存储介质可设置于各巡检机器人中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，在所述步骤A1中，对独立巡检区进行聚类分析时，若存在专属设备，需要对应的专属机器人进行巡检，专属设备包括一些带有接口的设备，此时，需要巡检机器人通过对应的接口进行数据的读取，因此，带有着这些接口的机器人即为专属机器人，则将聚类分析分为两个步骤，第一步骤为专属聚类，将专属设备引入专属维度进行第一轮聚类，其中专属设备作为聚类中心点，专属聚类完成后，属于专属聚类中心，专属聚类中心根据维度距离确定若干个专属巡检中心点，将区域内所有属于专属巡检中心点剔除后进行二次聚类，二次聚类时，只选择重要性满足要求的独立巡检区进行聚类，通过聚类确定若干个巡检中心点，二次聚类的中心，由人工根据重要性进行确定。确定完专属的巡检中心点和普通的巡检中心点后，连接串的形成则和实施例1基本相同。

然后，在专属机器人进行巡检时，随机选择的巡检中心必须是专属巡检中心，只有所有专属巡检中心安全巡检间隔均大于设定值，也就是大量的专属巡检中心安全巡检均已到位的情况下，然后才随机选择一般的巡检中心。专属机器人进行巡检时只对属于专属巡检中心及其连接串内的设施进行巡检。

当然，本实施例的方法是针对专属机器人数量较少的基础上，如果配备有专用接口的机器人数量较多，而不配备有专用接口的机器人数量反而较少的情况下，那么上述方法中，不配备专用接口的设备和机器人反而需要先进行聚类。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人自动巡检方法，其特征在于，该方法由若干台相互通信的巡检机器人协同实现，巡检区域划分为若干个独立巡检区，每个独立巡检区内标记有可通行道路和待巡检的设施，所述独立巡检区通过聚类方式形成若干连接串，各所述连接串具有一巡检中心点，所述巡检中心点设定有优先级；

该方法包括以下步骤：

各巡检机器人以设定间隔自充电桩为起点出发，基于各巡检中心点的巡检状态和优先级，随机选择下一个巡检中心点，当前位置至下一个巡检中心点由随机选择的可行的连接串进行连接，根据巡检要求完成巡检项目，更新巡检中心点以及连接串的巡检状态，所述设定间隔为所有巡检机器人至少完成一次巡检中心点以及连接串的巡检状态的更新。

2.根据权利要求1所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，通过聚类方式形成若干连接串具体为：

对独立巡检区进行聚类分析，确定若干个巡检中心点；

依次以每一巡检中心点为巡检中心，根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的其他巡检中心点，作为巡检中心的一个连接串端点；

遍历所有尚未分配的其他独立巡检区，根据道路的连接关系，寻找能够直接连接的连接串端点，作为新的连接串端点，从而形成连接串，其中，最后加入连接串的端点至少配置有一条距离充电桩最近的道路。

3.根据权利要求2所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，对独立巡检区进行聚类分析时，只选择重要性满足要求的独立巡检区按照进行若干轮聚类，每轮聚类之后都更新一次聚类中心点，通过若干轮聚类后确定若干个聚类中心点，每个聚类中心点根据维度距离确定若干个巡检中心点，首轮聚类的中心，由人工根据重要性进行确定，基于所述巡检中心点构建连接串。

4.根据权利要求2所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，对独立巡检区进行聚类分析时，聚类的维度至少包括独立巡检区位置和独立巡检区最长巡检间隔两类。

5.根据权利要求1所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，所述巡检中心点的优先级通过以下方式确定：

若存在巡检中心点的巡检状态为未巡检时长大于安全巡检间隔，则该巡检中心点的优先级最高；

选择所有安全巡检间隔符合要求的巡检中心点作为备选，在备选中，将只需要通过连接串即可连接的巡检中心点的优先级设定为第二级别，将巡检路线完成所需必要巡检时间小于设定值的巡检中心点的优先级设定为第三级别。

6.根据权利要求5所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，所述安全巡检间隔由巡检中心点的最长巡检间隔乘以安全系数的方式得出。

7.根据权利要求2所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，所述充电桩至少布置有两个。

8.根据权利要求7所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，在所述巡检机器人的电量少于预定值时，通过以下方式实现机器人自动回充：

读取充电桩的空闲状态，若只存在有唯一充电桩，则巡检机器人将唯一充电桩作为下一个目标，根据当前巡检的独立巡检区选择到达某一连接串的端点，并根据配置的一条距离充电桩最近的道路返回充电，并更新充电桩状态，否则，巡检机器人根据充电桩的位置，选出若干条返回充电的道路，计算每条道路返回所需要消耗的电量，选择消耗的电量符合当前要求的道路，然后根据巡检中心点的优先级，随机选择返回充电的道路返回充电，并更新充电桩状态。

9.根据权利要求4所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，所述巡检机器人包括对专属设备进行巡检的专属机器人，且专属机器人在所有巡检机器人中的数量占比小于0.5，则对独立巡检区进行聚类分析时，先在聚类的维度引入专属设备，进行专属聚类，确定若干个专属巡检中心点，然后将所有专属巡检中心点剔除后，进行普通聚类。

10.根据权利要求9所述的机器人自动巡检方法，其特征在于，所述专属机器人随机选择下一个巡检中心点时，优先选择专属巡检中心点。

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