CN115016456A - 多机器人联合巡检的调度方法和调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机器人联合巡检的调度方法，本发明的技术方案要点是，包括以下步骤，步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务结果信息数据。

Description

多机器人联合巡检的调度方法和调度系统

技术领域

本发明属于一种多机器人联合巡检的调度方法和调度系统，涉及一种多机器人联合巡检的调度方法及其调度系统。

背景技术

在智能巡检领域，随着机器人行业发展，各类巡检机器人种类越来越多，如轮式机器人、挂轨式机器人、足式机器人、履带式机器人等。在同一应用场景（如变电站、电厂、钢厂等），多种类的巡检机器人协作完成巡检任务已成为一个必须解决的重要问题。

例如，专利: CN103077438A 一种调度多机器人的控制方法及系统，

该专利是通过对多种调度多机器人的调度方案的利润值进行计算和比较，得出一个可使利润值最大的调度多机器人的最优方案，在资源角度实现控制机器人自动执行任务的最优解。本发明是从目标对象角度，通过计算机器人对应的目标对象实现多机器人任务调度，在方案设计原理上完全不一致。

又例如，相近专利: CN110488841A 基于智能机器人的变电设备联合巡检系统及其应用方法，该专利是通过机器人本体上的例如可见光摄像机、红外热像仪等监测设备检测变电设备的外观、温度和仪表数值，通过收集电气设备上或场区内部署的联合巡检装置的例如智能传感器、视频和在线监测装置等的监测数据获取变电设备运行状态数据，是巡检数据全面性方面的联合巡检系统。本发明是多类巡检机器人协作完成巡检任务的联合调度方法及系统，面向的对象完全不同。

据此可知，目前，在同一巡检应用场景下，协作不同种类多机器人完成联合巡检任务存在如下问题：

1、不同种类或同一种类不同厂家机器人都是孤立的单独子系统，不同机器人系统之间协同需要基于系统的原有接口设计，交互的层级及协议方式存在不一致。不同机器人系统在通讯方式、控制方式、数据格式上存在明显差异，不利于统一调度及联合协作巡检。

2、不同机器人系统之间巡检方式存在差异性，巡检效率和巡检结果不统一，没有统一调度系统实现多种机器人的联合巡检任务调度。比如对于各类设备异常告警的机器人联动，根据告警信息联动任务需要在不同机器人系统之间建立通讯关系，增加系统复杂度。

发明内容

本发明解决了现有技术存在不同种类或同一种类不同厂家机器人都是孤立的单独子系统，不同机器人系统之间协同需要基于系统的原有接口设计，交互的层级及协议方式存在不一致，不同机器人系统之间巡检方式存在差异性，巡检效率和巡检结果不统一，没有统一调度系统实现多种机器人的联合巡检任务调度的问题，提供一种一种多机器人联合巡检的调度方法及其调度系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于，包括通讯过程步骤以及调度逻辑步骤，其中通讯过程步骤，包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。本发明针对不同机器人系统之间交互的层级及协议方式存在不一致性，建立机器人统一调度的通信过程及规约，同时针对不同机器人系统在通讯方式、控制方式、数据格式上的差异性，建立统一的数据格式和通讯方式。同时，本发明针对不同机器人系统的差异性，建立一套统一的多机器人联合巡检调度系统，实现统一调度的同时减少系统间不必要的联动交互，比如对于各类设备异常告警的机器人联动，建立统一的调度逻辑，避免出现不同告警系统直接与不同机器人系统直接交互的情况。

作为优选，所述调度逻辑包括模型同步步骤，模型同步步骤:调度系统与多机器人系统之间保持以在线同步方式保持机器人模型、巡视点位模型文件的同步，模式文件采用xml格式，实现调度系统与机器人系统之间的对象一致性。

作为优选，在实现模型同步后，调度系统通过统一的控制指令对机器人、任务进行控制。

作为优选，所述机器人控制包括车体、云台、相机、辅助设备等，任务控制包括任务启动、停止、暂停以及继续。

作为优选，所述调度逻辑步骤中，基于机器人模型、巡视点位模型、任务控制，机器人运行数据、任务数据、巡视结果数据以及告警数据信息统一上送至调度系统，实现统一监控。

作为优选，对于外部的告警需要调用不同机器人进行巡视确认的，统一有调度系统根据点位模型与机器人模型的属性对应关系实现对应巡视，减少告警信息直接与机器人系统的信息角度。

一种多机器人联合巡检的调度系统，包括一个调度系统和若干类型的机器人系统，所述调度系统存储有机器人模型、巡视点位模型、任务模型以及数据模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人系统内的机器人属性上传至机器人模型并接收机器人模型的下发数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收巡视点位信息并上传至巡视点位模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口与任务模型双向通信并下发对应的机器人及任务数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人及巡视数据并上传至数据模型中；

在调度系统和任意的机器人系统之间的数据通信均遵循通讯过程步骤进行，所述通讯过程步骤包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

本发明的实质性效果是：本发明针对不同机器人系统之间交互的层级及协议方式存在不一致性，建立机器人统一调度的通信过程及规约，同时针对不同机器人系统在通讯方式、控制方式、数据格式上的差异性，建立统一的数据格式和通讯方式。同时，本发明针对不同机器人系统的差异性，建立一套统一的多机器人联合巡检调度系统，实现统一调度的同时减少系统间不必要的联动交互，比如对于各类设备异常告警的机器人联动，建立统一的调度逻辑，避免出现不同告警系统直接与不同机器人系统直接交互的情况。

附图说明

图1为本发明中通讯过程的一种流程示意图；

图2为本发明中调度逻辑的一种流程示意图；

图3为本发明中目标分配的的一种流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种多机器人联合巡检的调度方法，包括通讯过程步骤以及调度逻辑步骤，其中通讯过程步骤，包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

所述调度逻辑包括模型同步步骤，模型同步步骤:调度系统与多机器人系统之间保持以在线同步方式保持机器人模型、巡视点位模型文件的同步，模式文件采用xml格式，实现调度系统与机器人系统之间的对象一致性。

在实现模型同步后，调度系统通过统一的控制指令对机器人、任务进行控制。

所述机器人控制包括车体、云台、相机、辅助设备等，任务控制包括任务启动、停止、暂停以及继续。

所述调度逻辑步骤中，基于机器人模型、巡视点位模型、任务控制，机器人运行数据、任务数据、巡视结果数据以及告警数据信息统一上送至调度系统，实现统一监控。

对于外部的告警需要调用不同机器人进行巡视确认的，统一有调度系统根据点位模型与机器人模型的属性对应关系实现对应巡视，减少告警信息直接与机器人系统的信息角度。

一种多机器人联合巡检的调度系统（参见附图1、图2和附图3），包括一个调度系统和若干类型的机器人系统，所述调度系统存储有机器人模型、巡视点位模型、任务模型以及数据模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人系统内的机器人属性上传至机器人模型并接收机器人模型的下发数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收巡视点位信息并上传至巡视点位模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口与任务模型双向通信并下发对应的机器人及任务数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人及巡视数据并上传至数据模型中；

在调度系统和任意的机器人系统之间的数据通信均遵循通讯过程步骤进行，所述通讯过程步骤包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

本实施例，针对不同机器人系统之间交互的层级及协议方式存在不一致性，建立机器人统一调度的通信过程及规约，同时针对不同机器人系统在通讯方式、控制方式、数据格式上的差异性，建立统一的数据格式和通讯方式。同时，本发明针对不同机器人系统的差异性，建立一套统一的多机器人联合巡检调度系统，实现统一调度的同时减少系统间不必要的联动交互，比如对于各类设备异常告警的机器人联动，建立统一的调度逻辑，避免出现不同告警系统直接与不同机器人系统直接交互的情况。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例是作用于一种轨道式智能巡检机器人巡航测温的调度方法，适用于配置有红外相机的多台轨道式智能巡检机器人，巡检机器人在开启巡航测温后，执行以下步骤：

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。更为具体的就是，根据巡检机器人的当前状态配置云台，在巡检机器人充电流程结束时，开启巡检测温角度转动，转动到设置好的巡航测温云台角度，在巡检机器人定点位巡检、一键返航或任务结束情况，配置固定的云台角度值；然后，巡检机器人按预定路线进行巡航测温，红外温度实时显示当前画面识别最高温，若存在最高温超出N阈值后，其中，N阈值可配置，停止T1分钟，再次确认是否超出N阈值，确认高温报警后，巡检机器人朝向最高温位置持续前进，此时轨道机器人是低速前进的,其速度可配置，当高温点超出画面后，继续前进一段由人工配置的距离，记录该点位信息，上传火源点位置，同时，后台客户端软件页面弹出报警弹框，报警弹框为人为操作框，若无人操作，连续报警T3分钟后自动恢复，T3时间可配置，继续按预定路线进行巡航测温。在所述步骤三中，每次动作，所述调度系统中存储的机器人模型、巡视点位模型、任务模型以及数据模型都做出相应的变动。如果巡检机器人发现若存在最高温超出N阈值后，直接上报调度系统，将当前位置点作为备选位置，将备选位置与巡航测温云台角度结合，划定当前最高温出现位置的方向区域，当高温点超出画面后，继续前进一段设定的距离，记录该点位信息后并获得反馈后，删除备选位置和方向区域。调度系统接收到一台巡检机器人上传的最高温位置信息后，将此信息传输至其他各种类型的机器人中，所述的机器人包括巡检机器人、救灾机器人等，下发的过程中，调度系统可对所有相关的机器人下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，并接收对应的机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

进一步，选择其中的一个传输实例：

在本实施例中，巡检机器人将备选位置与巡航测温云台角度结合时，对屏幕中每次出现的最高温位置为中心进行聚合计算，聚合计算的时候是以确定的温度差作为阈值进行聚合的，即屏幕中与最高温位置直接或间接相邻的像素点会被聚合，形成一个封闭的图形，这个图像就是计算聚合后的高温图像，并选取其几何中心点，在重复的若干帧画面中，每帧画面均可以获取一个几何中心点，所有的几何中心点均可能存在偏移，因此，根据几何中心点及其的偏移量进行下列的应用。

根据高温图像的几何中心点的平均位置在屏幕中轴线的偏移量以及巡航测温云台角度获知巡检机器人朝向最高温位置持续前进时与当前轨道切线之间的夹角，高温图像的几何中心点的平均位置可以推定为高温点的近似相关位置，通过其在屏幕中轴线的偏移量，再加权上巡航测温云台角度，可以获知当前高温位置与机器人正对面延长线之间的夹角，也就是巡检机器人朝向最高温位置持续前进时与当前轨道切线之间的夹角。此时需要根据几何中心点的偏移量乘以一般经验系数，获取最高温位置与巡检机器人之间的距离范围，从而划定当前最高温出现位置的方向区域，在确定了最高温位置与巡检机器人之间的距离范围后，自然也就可以确定巡检机器人朝向最高温位置持续前进时与当前轨道切线之间的夹角。在本实施例中，采用经验系数是因为，巡检机器人对应的绝大部分属于一般不易察觉的小型起火点，小型起火点,小型起火点的图形中心偏移量越大，说明着火点的距离范围越靠近巡检机器人。本实施例中，直接采用了根据几何中心点的偏移量乘以一般经验系数，获取最高温位置与巡检机器人之间的距离范围。此时，巡检机器人将当前发现最高温位置的机器人属性通过机器人调度层接口上传至调度系统，调度系统通过存储的机器人模型进行响应，然后，机器人将巡视点位信息通过机器人调度层接口上传至调度系统，所述的机器人将巡视点位信息即当前的位置信息，包括获取最高温位置与巡检机器人之间的夹角和距离范围，调度系统根据巡视点位模型予以确认，所述的机器人将机器人及巡视数据通过通过机器人调度层接口上传至调度系统，调度系统根据所获得的信息送入数据模型进行计算，然后生成对应的任务通过机器人调度层接口下发至各个相关的机器人，各个相关的机器人通过机器人调度层接口予以响应，执行对应的救灾、报警、绕行等动作。

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。

Claims (7)

1.一种多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于，包括通讯过程步骤以及调度逻辑步骤，其中通讯过程步骤，包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

2.根据权利要求1所述的多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于：所述调度逻辑包括模型同步步骤，模型同步步骤:调度系统与多机器人系统之间保持以在线同步方式保持机器人模型、巡视点位模型文件的同步，模式文件采用xml格式，实现调度系统与机器人系统之间的对象一致性。

3.根据权利要求2所述的多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于：在实现模型同步后，调度系统通过统一的控制指令对机器人、任务进行控制。

4.根据权利要求3所述的多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于：所述机器人控制包括车体、云台、相机、辅助设备等，任务控制包括任务启动、停止、暂停以及继续。

5.根据权利要求4所述的多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于：所述调度逻辑步骤中，基于机器人模型、巡视点位模型、任务控制，机器人运行数据、任务数据、巡视结果数据以及告警数据信息统一上送至调度系统，实现统一监控。

6.根据权利要求5所述的多机器人联合巡检的调度方法，其特征在于：对于外部的告警需要调用不同机器人进行巡视确认的，统一有调度系统根据点位模型与机器人模型的属性对应关系实现对应巡视，减少告警信息直接与机器人系统的信息角度。

7.一种多机器人联合巡检的调度系统，其特征在于，包括一个调度系统和若干类型的机器人系统，所述调度系统存储有机器人模型、巡视点位模型、任务模型以及数据模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人系统内的机器人属性上传至机器人模型并接收机器人模型的下发数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收巡视点位信息并上传至巡视点位模型，所述机器人系统通过机器人调度层接口与任务模型双向通信并下发对应的机器人及任务数据，所述机器人系统通过机器人调度层接口接收机器人及巡视数据并上传至数据模型中；

在调度系统和任意的机器人系统之间的数据通信均遵循通讯过程步骤进行，所述通讯过程步骤包括，

步骤一，调度系统与多机器人系统之间交互采用TCP协议传输；调度系统与多机器人系统之间的建立统一通讯交互过程，机器人系统向调度系统发送注册消息，消息中附带机器人系统唯一编码；

步骤二，调度系统收到注册请求验证验证机器人系统有效性，在注册有效的情况下，在机器人系统定时向调度系统发送心跳请求，调度系统给予心跳确认响应；

步骤三，在建立正常通信通道后，调度系统与机器人系统进行双向通信，调度系统可下达机器人控制、任务下发、任务控制、联动控制控制指令，接收机器人状态、机器人运行、机器人路线、机器人告警、任务状态、任务结果信息数据。

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