CN115877401B - 一种液压支架的姿态检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压支架的姿态检测方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：在移动机器人运行过程中，当激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于激光雷达实时获取环境点云数据进行帧间点云配准，得到激光雷达相对于预设起点的位姿；在相机检测到任一液压支柱上的ArUco码的情况下，基于ArUco码进行位姿估计，得到液压支柱相对于相机的位姿；获取激光雷达和相机的相对位姿，基于激光雷达和相机的相对位姿、激光雷达相对于预设起点的位姿以及液压支柱相对于相机的位姿，得到各液压支柱相对于预设起点的位姿；进而基于各液压支柱相对于预设起点的位姿进行姿态检测，得到检测结果。上述技术方案提高了姿态检测的准确性。

Description

一种液压支架的姿态检测方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种液压支架的姿态检测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在采煤工作面实现无人化智能化的前提是对工作面设备状态的准确感知，特别是对液压支架上液压支柱的姿态感知，关系到煤矿的安全生产。

目前，液压支架的姿态检测方案采用的是接触式测量，即需要在每架液压支架上安装倾角传感器，以测量液压支架的姿态，但是在每架液压支架上安装倾角传感器，安装维护成本较高，并且在液压支架移动后，存在检测不准确的问题。

发明内容

本发明提供了一种液压支架的姿态检测方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术安装维护成本高且在液压支架移动后检测不准确的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种液压支架的姿态检测方法，液压支架上安装有多个液压支柱，各所述液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，所述轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；所述相机安装于所述激光雷达正下方，正对液压支架侧；所述方法包括：在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应；在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿；获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿；基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种液压支架的姿态检测装置，液压支架上安装有多个液压支柱，各所述液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，所述轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；所述相机安装于所述激光雷达正下方，正对液压支架侧；所述装置包括：帧间点云配准模块，用于在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应；位姿估计模块，用于在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿；液压支柱位姿确定模块，用于获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿；姿态检测模块，用于基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的液压支架的姿态检测方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的液压支架的姿态检测方法。

本发明实施例的技术方案，通过搭载于移动机器人上的激光雷达和相机对液压支架相对于预设起点的位姿进行非接触式测量，进而基于液压支架相对于预设起点的位姿对液压支架进行姿态检测，无需在液压支架上安装传感器，解决了现有接触式测量方法安装维护成本高且在液压支架移动后存在检测不准确的问题，在降低安装维护成本的同时提高姿态检测的准确性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例一提供的一种液压支架的姿态检测方法的流程图。

图2是本发明实施例一提供的采煤工作面中各装置的俯视图。

图3是本发明实施例一提供的ArUco码的安装位置示意图。

图4是本发明实施例二提供的一种液压支架的姿态检测装置的结构示意图。

图5是本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种液压支架的姿态检测方法的流程图，本实施例可适用于采煤工作面中液压支架的姿态进行检测的情况，该方法可以由液压支架的姿态检测装置来执行，该液压支架的姿态检测装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该液压支架的姿态检测装置可配置于移动机器人和/或与移动机器人连接的电子设备中。

图2是本发明实施例一提供的采煤工作面中各装置的俯视图，如图2所示，液压支架上安装有多个液压支柱，移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，轨道位于液压支架侧与煤壁侧之间，安装于采煤工作面刮板运输机侧边；相机安装于激光雷达正下方，正对液压支架侧。

如图1所示，该方法包括：S110、在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应。

其中，预设起点是预先设置于轨道上的点，作为激光雷达里程计在xy0平面的起点位置，具体的，预设起点与液压支架的端头或者端尾对应。本实施例中，移动机器人搭载激光雷达运行于轨道上，当激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于激光雷达实时扫描工作面中的环境点云数据，根据激光雷达里程计算法，对环境点云数据进行实时的帧间点云配准，得到实时的激光雷达相对于预设起点的位姿；其中，帧间点云配准的点云配准算法包括但不限于最近迭代算法、正态分布变换算法等，这里不做限定。

示例性的，本发明中的位姿可以表示为，其中，P表示平移，R表示旋转，，/>，那么，激光雷达相对于预设起点的位姿可以表示为/>。

可以理解的是，预设起点与移动机器人的运行方向关联，若移动机器人自端头运行至端尾，则以轨道上端头对应的点为预设起点；若移动机器人自端尾运行至端头，则以轨道上端尾对应的点为预设起点。

S120、在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿。

图3是本发明实施例一提供的ArUco码的安装位置示意图，如图3所示，ArUco码刚体固定安装于液压支柱上；可以理解的是，液压支架上仅安装ArUco码，ArUco码成本低且易于更换，便于对液压支架进行部署和维护。

本实施例中，移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道上，在移动机器人移动过程中，在相机检测到任一液压支柱上的ArUco码的情况下，基于该ArUco码进行位姿估计，得到该液压支柱相对于相机的位姿；示例性的，液压支柱相对于相机的位姿可以表示为。

在上述实施例的基础上，可选的，所述基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿，包括：获取Aruco码四个角点的像素坐标，以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标；基于所述Aruco码四个角点的像素坐标以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标通过PnP迭代算法进行位姿估计，得到所述相机相对于所述Aruco码的位姿；并将所述相机相对于所述Aruco码的位姿转换为Aruco码相对于相机的位姿；获取Aruco码与液压支柱之间的相对位姿，基于所述Aruco码与液压支柱之间的相对位姿以及所述Aruco码相对于相机的位姿确定所述液压支柱相对于所述相机的位姿；其中，各所述Aruco码与对应液压支柱之间的相对位姿相同。

本实施例中，在相机检测到任一液压支柱上的ArUco码的情况下，获取该ArUco码四个角点的像素坐标，以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标，根据该像素坐标和三维坐标通过PnP迭代算法进行位姿估计，得到相机相对于该Aruco码的位姿，进而将相机相对于该Aruco码的位姿转换为该Aruco码相对于相机的位姿；根据该Aruco码相对于相机的位姿和液压支柱与ArUco码之间的相对位姿计算出液压支柱相对于相机的位姿。可以理解的是，液压支架上各液压支柱与ArUco码之间的相对位姿相同。

示例性的，液压支柱与ArUco码的相对位姿可以表示为，相机相对于Aruco码的位姿可以表示为/>，Aruco码相对于相机的位姿可以表示为，则相机相对于Aruco码的位姿/>与Aruco码相对于相机的位姿/>之间的转换公式为：/>；/>；液压支柱相对于相机的位姿/>的计算公式为：/>。

S130、获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿。

本实施例中，获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于激光雷达和相机之间的相对位姿、激光雷达相对于预设起点的位姿以及液压支柱相对于相机的位姿计算得到液压支柱相对于预设起点的位姿；其中，激光雷达和相机之间的相对位姿为预先标定的位姿，与激光雷达和相机在移动机器人上的安装位置相关联。

示例性的，激光雷达和相机之间的相对位姿可以表示为,液压支柱相对于预设起点的位姿可以表示为/>,则液压支柱相对于预设起点的位姿/>的计算公式为:/>。

在上述实施例的基础上，可选的，在获取激光雷达和相机之间的相对位姿之前，所述方法包括：基于相机和激光雷达外参标定算法进行传感器标定，得到激光雷达和相机之间的相对位姿。

本实施例中，在检测液压支架的位姿之前，可以预先标定移动机器人上搭载的激光雷达和相机之间的相对位姿，具体的，根据相机和激光雷达外参标定算法对激光雷达和传感器进行传感器标定，得到激光雷达各相机之间的相对位姿。

在上述实施例的基础上，可选的，所述基于相机和激光雷达外参标定算法进行传感器标定，得到激光雷达和相机之间的相对位姿，包括：基于PnP原理确定标定板；基于所述相机与所述激光雷达对所述标定板上的同一目标位置进行检测，得到所述激光雷达和相机之间的相对位姿。

本实施例中，基于相机和激光雷达外参标定算法确定激光雷达各相机之间的相对位姿的具体过程如下：根据PnP原理确定激光雷达和相机进行外参标定的标定板，基于相机与激光雷达对标定板上的同一目标位置进行检测，得到相机与激光雷达之间的相对位姿；其中，目标位置由本领域技术人员根据需求选定，这里不做限定。

S140、基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

其中，预设检测阈值为预先设置的检测各液压支柱姿态的阈值，由本领域技术人员根据经验和需求设置，这里不做限定。本实施例中，根据液压支架上各液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对各液压支柱进行姿态检测，得到检测结果，进而可以根据检测结果判断整个液压支架的姿态，实现对液压支架的姿态检测；其中，检测结果包括但不限于液压支架是否出现偏移、液压支架是否存在倾倒风险、液压支架是否出现变形等，这里不做限定。

在上述实施例的基础上，可选的，所述基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果，包括：基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿确定各所述液压支柱的姿态角；所述姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角中的一项或多项；基于各所述液压支柱的姿态角与对应的预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

本实施例中，根据各液压支柱相对于预设起点的位姿确定各液压支柱的姿态角，进而基于姿态角与对应的预设检测阈值对各也液压支柱进行姿态检测，得到检测结果；其中，姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角，相应的，预设检测阈值包括预设航向角阈值、预设俯仰角阈值和预设横滚角阈值。

具体的，基于液压支柱的航向角与预设航向角阈值进行偏移检测，若液压支柱的航向角大于预设航向角阈值，则液压支架出现偏移；基于液压支柱的俯仰角与预设俯仰角阈值进行倾倒检测，若液压支柱的俯仰角大于预设俯仰角阈值，则液压支架存在倾倒风险；基于液压支柱的横滚角与预设横滚角阈值进行变形检测，若液压支柱的横滚角大于第一预设横滚角阈值或者液压支柱的横滚角小于第二预设横滚角阈值，则液压支架出现变形。可以理解的是，由于横滚角为液压支架横轴与水平线之间的夹角，横滚角对应的预设横滚角阈值包括第一预设横滚角阈值和第二预设横滚角阈值。

在上述实施例的基础上，可选的，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿之后，所述方法还包括：基于所述液压支架上各所述液压支柱的序列与各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿确定位姿集合；对所述位姿集合进行分析，以判断所述液压支架是否推溜到位。

本实施例中，可以根据液压支架上各液压支柱的排列顺序对各液压支柱相对于预设起点的位姿序列化，形成液压支架上液压支柱的位姿集合，进而对位姿集合进行分析，以判断液压支架上各液压支柱是否推溜到位。本实施例通过对液压支柱相对于预设起点的位姿序列化形成位姿集合，便于对液压支架进行分析检测。

在上述实施例的基础上，可选的，在得到所述检测结果之后，所述方法还包括：基于所述检测结果确定所述液压支架的状态；在所述液压支架的状态为异常的情况下，基于所述检测结果生成告警信息，并将所述告警信息发送至工作人员的移动终端，以使所述工作人员基于所述告警信息进行干预。

本实施例中，若液压支架的检测结果为液压支架出现偏移、液压支架存在倾倒风险和液压支架出现变形中的一项或多项，则确定液压支架的状态异常；在液压支架的状态异常的情况下，根据液压支架的检测结果生成告警信息，并将告警信息发送至工作人员的移动终端，以使工作人员基于告警信息进行液压支架偏移的纠正、液压支架变形的维修等干预工作。本实施例通过液压支架的检测结果判断液压支架是否异常，在液压支架状态异常的情况下进行告警，能够及时发现液压支架的异常，提高安全性。

本实施例的技术方案，通过搭载于移动机器人上的激光雷达和相机对液压支架相对于预设起点的位姿进行非接触式测量，进而基于液压支架相对于预设起点的位姿对液压支架进行姿态检测，无需在液压支架上安装传感器，解决了现有接触式测量方法安装维护成本高且在液压支架移动后存在检测不准确的问题，在降低安装维护成本的同时提高姿态检测的准确性。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的一种液压支架的姿态检测装置的结构示意图。液压支架上安装有多个液压支柱，各液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；相机安装于激光雷达正下方，正对液压支架侧；如图4所示，该装置包括：帧间点云配准模块410，用于在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应；位姿估计模块420，用于在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿；液压支柱位姿确定模块430，用于获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿；姿态检测模块440，用于基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

本实施例的技术方案，通过搭载于移动机器人上的激光雷达和相机对液压支架相对于预设起点的位姿进行非接触式测量，进而基于液压支架相对于预设起点的位姿对液压支架进行姿态检测，无需在液压支架上安装传感器，解决了现有接触式测量方法安装维护成本高且在液压支架移动后存在检测不准确的问题，在降低安装维护成本的同时提高姿态检测的准确性。

在上述实施例的基础上，可选的，位姿估计模块420具体用于获取Aruco码四个角点的像素坐标，以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标；基于所述Aruco码四个角点的像素坐标以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标通过PnP迭代算法进行位姿估计，得到所述相机相对于所述Aruco码的位姿；并将所述相机相对于所述Aruco码的位姿转换为Aruco码相对于相机的位姿；获取Aruco码与液压支柱之间的相对位姿，基于所述Aruco码与液压支柱之间的相对位姿以及所述Aruco码相对于相机的位姿确定所述液压支柱相对于所述相机的位姿；其中，各所述Aruco码与对应液压支柱之间的相对位姿相同。

在上述实施例的基础上，可选的，在获取激光雷达和相机之间的相对位姿之前，该装置还包括相机和激光雷达外参标定模块，用于基于相机和激光雷达外参标定算法进行传感器标定，得到激光雷达和相机之间的相对位姿。

在上述实施例的基础上，可选的，相机和激光雷达外参标定模块具体用于基于PnP原理确定标定板；基于所述相机与所述激光雷达对所述标定板上的同一目标位置进行检测，得到所述激光雷达和相机之间的相对位姿。

在上述实施例的基础上，可选的，姿态检测模块440具体用于基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿确定各所述液压支柱的姿态角；所述姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角中的一项或多项；基于各所述液压支柱的姿态角与对应的预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

在上述实施例的基础上，可选的，在得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿之后，该装置还包括液压支架到位检测模块，用于基于所述液压支架上各所述液压支柱的序列与各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿确定位姿集合；对所述位姿集合进行分析，以判断所述液压支架是否推溜到位。

在上述实施例的基础上，可选的，在得到所述检测结果之后，该装置还包括异常告警模块，用于基于所述检测结果确定所述液压支架的状态；在所述液压支架的状态为异常的情况下，基于所述检测结果生成告警信息，并将所述告警信息发送至工作人员的移动终端，以使所述工作人员基于所述告警信息进行干预。

本发明实施例所提供的液压支架的姿态检测装置可执行本发明任意实施例所提供的液压支架的姿态检测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备（如头盔、眼镜、手表等）和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器（ROM）12、随机访问存储器（RAM）13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器（ROM）12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器（RAM）13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM12以及RAM13通过总线14彼此相连。输入/输出（I/O）接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元（CPU）、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如液压支架的姿态检测方法。

在一些实施例中，液压支架的姿态检测方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的液压支架的姿态检测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行液压支架的姿态检测方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、专用标准产品（ASSP）、芯片上系统的系统（SOC）、负载可编程逻辑设备（CPLD）、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的液压支架的姿态检测方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

实施例四

本发明实施例四还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行一种液压支架的姿态检测方法，液压支架上安装有多个液压支柱，各液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；相机安装于激光雷达正下方，正对液压支架侧；该方法包括：在移动机器人运行过程中，当激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于激光雷达实时获取环境点云数据，并基于环境点云数据进行帧间点云配准，得到激光雷达相对于预设起点的位姿；预设起点设置于轨道上，与液压支架的端头或者端尾对应；在相机检测到任一液压支柱上的ArUco码的情况下，基于ArUco码进行位姿估计，得到液压支柱相对于相机的位姿；获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于激光雷达和相机之间的相对位姿、激光雷达相对于预设起点的位姿以及液压支柱相对于相机的位姿，得到各液压支柱相对于预设起点的位姿；基于各液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压支架的姿态检测方法，其特征在于，液压支架上安装有多个液压支柱，各所述液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，所述轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；所述相机安装于所述激光雷达正下方，正对液压支架侧；所述方法包括：

在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应；

在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿；

获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿；

基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果；

其中，在得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿之后，所述方法还包括：

基于所述液压支架上各所述液压支柱的序列与各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿确定位姿集合；

对所述位姿集合进行分析，以判断所述液压支架是否推溜到位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿，包括：

获取Aruco码四个角点的像素坐标，以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标；

基于所述Aruco码四个角点的像素坐标以及四个角点在Aruco码坐标系下的三维坐标通过PnP迭代算法进行位姿估计，得到所述相机相对于所述Aruco码的位姿；并将所述相机相对于所述Aruco码的位姿转换为Aruco码相对于相机的位姿；

获取Aruco码与液压支柱之间的相对位姿，基于所述Aruco码与液压支柱之间的相对位姿以及所述Aruco码相对于相机的位姿确定所述液压支柱相对于所述相机的位姿；其中，各所述Aruco码与对应液压支柱之间的相对位姿相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取激光雷达和相机之间的相对位姿之前，所述方法包括：

基于相机和激光雷达外参标定算法进行传感器标定，得到激光雷达和相机之间的相对位姿。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于相机和激光雷达外参标定算法进行传感器标定，得到激光雷达和相机之间的相对位姿，包括：

基于PnP原理确定标定板；

基于所述相机与所述激光雷达对所述标定板上的同一目标位置进行检测，得到所述激光雷达和相机之间的相对位姿。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果，包括：

基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿确定各所述液压支柱的姿态角；所述姿态角包括航向角、俯仰角和横滚角中的一项或多项；

基于各所述液压支柱的姿态角与对应的预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述检测结果之后，所述方法还包括：

基于所述检测结果确定所述液压支架的状态；

在所述液压支架的状态为异常的情况下，基于所述检测结果生成告警信息，并将所述告警信息发送至工作人员的移动终端，以使所述工作人员基于所述告警信息进行干预。

7.一种液压支架的姿态检测装置，其特征在于，液压支架上安装有多个液压支柱，各所述液压支柱上安装有ArUco码；移动机器人搭载激光雷达和相机运行于轨道之上，所述轨道安装于采煤工作面刮板运输机侧边；所述相机安装于所述激光雷达正下方，正对液压支架侧；所述装置包括：

帧间点云配准模块，用于在所述移动机器人运行过程中，当所述激光雷达的坐标系原点与预设起点重合时，基于所述激光雷达实时获取环境点云数据，并基于所述环境点云数据进行帧间点云配准，得到所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿；所述预设起点设置于所述轨道上，与所述液压支架的端头或者端尾对应；

位姿估计模块，用于在所述相机检测到任一所述液压支柱上的ArUco码的情况下，基于所述ArUco码进行位姿估计，得到所述液压支柱相对于所述相机的位姿；

液压支柱位姿确定模块，用于获取激光雷达和相机之间的相对位姿，基于所述激光雷达和相机之间的相对位姿、所述激光雷达相对于所述预设起点的位姿以及所述液压支柱相对于所述相机的位姿，得到各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿；

姿态检测模块，用于基于各所述液压支柱相对于预设起点的位姿与预设检测阈值对所述液压支柱进行姿态检测，得到检测结果；

其中，所述装置还包括液压支架到位检测模块，用于基于所述液压支架上各所述液压支柱的序列与各所述液压支柱相对于所述预设起点的位姿确定位姿集合；对所述位姿集合进行分析，以判断所述液压支架是否推溜到位。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；

以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的液压支架的姿态检测方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的液压支架的姿态检测方法。