CN116858197B - 一种受限空间测量机器人装置和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种受限空间测量机器人装置和应用方法，涉及煤矿智能开采技术领域，由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器及电源构成；陀螺寻北仪测量搜索镜初始指向方位角；搜索镜在水平和竖直自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，测量到目标点棱镜水平角、受限的竖直角、斜距；自动整平基座为测量机器人提供测量水平基准；控制器控制陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座协同工作；电源为测量机器人提供动力。本发明受限空间测量机器人装置没有键盘、显示屏、电池、整平脚螺旋、有限竖直角的测角机构，侧置的陀螺寻北仪，降低了测量机器人高度，解决了薄煤层和极薄煤层工作面测量机器人安装困难的问题和矿井采掘工作面的小型化、轻量化需求。

Description

一种受限空间测量机器人装置和应用方法

技术领域

本发明涉及煤矿智能开采技术领域，特别是一种受限空间测量机器人装置和应用受限空间测量机器人装置的方法。

背景技术

矿井工作面作业“少人则安”、“无人则安”，实现矿井少人或无人的关键是大地坐标的自动测量、传递以及设备坐标的自动标定，为智能化采掘和相关服务奠定基础。目前矿井工作面基于全站仪的测量机器人以生产厂家生产的全站仪整体为核心部件的测量机器人产品的应用，主要存在如下问题：

(1)测量机器人的全站仪是基于人机交互的手动操作来设计生产的，键盘、显示屏、电池仓、手动整平脚螺旋等一应俱全，造成设备尺寸过大，无法满足薄煤层和极薄煤层矿井智能开采的要求。同时还需要由工作人员在测量机器人旁边进行手动操作，这显然不符合“少人则安”、“无人则安”。

(2)井下测量机器人测量的竖直角在有限范围内，而测量机器人的全站仪竖直角是-90°～90_°的测量，在薄煤层和极薄煤层工作面造成空间高度的浪费。

(3)目前测量机器人全站仪和陀螺寻北仪是上下布置的布局，在薄煤层和极薄煤层工作面这种空间高度有限场景下测量机器人安装困难甚至无法安装。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种受限空间测量机器人装置和应用受限空间测量机器人装置的方法。

本发明实施例提供了一种受限空间测量机器人装置，所述受限空间测量机器人装置适用于煤矿或者非煤矿山，所述受限空间测量机器人装置由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器以及电源构成；

所述陀螺寻北仪固定安装于所述搜索镜的任一支架，所述陀螺寻北仪为自主的寻北装置，其利用挠性陀螺测量地球自转角速度在陀螺寻北仪测量轴上的分量，通过四位置转动消除陀螺常值漂移误差，进而推算出所述受限空间测量机器人装置相对于地理北向之间的夹角，从而计算出所述搜索镜初始指向的方位角；

所述搜索镜通过两个支架固定，所述搜索镜在水平和竖直两个自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，并测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距；

所述自动整平基座固定支撑所述搜索镜的两个支架和所述陀螺寻北仪，所述自动整平基座内置三个电机驱动的脚螺旋和两个倾角传感器，通过电动调节所述脚螺旋使得所述倾角传感器实时数值到达指定值，为所述受限空间测量机器人提供测量的水平基准；

所述控制器内置所述受限空间测量机器人装置的控制程序，所述控制器根据上位机下发指令控制所述陀螺寻北仪、所述搜索镜、所述自动整平基座协同工作，并全程无人值守控制所述受限空间测量机器人；

所述电源和所述控制器均通过电导线与所述自动整平基座连接，所述电源为所述陀螺寻北仪、所述搜索镜、所述自动整平基座、所述控制器提供动力来源。

可选地，所述目标点棱镜包括：后视控制点棱镜、前视目标点棱镜；

若所述搜索镜搜索的是所述后视控制点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算所述受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站；

若所述搜索镜搜索的是所述前视目标点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据所述受限空间测量机器人设站点坐标计算所述前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。

可选地，所述陀螺寻北仪固定安装于所述搜索镜的任一支架，以使得所述陀螺寻北仪侧置安装在所述搜索镜的一侧；

所述陀螺寻北仪指向方向与所述搜索镜指向方向之间的夹角固定，根据所述陀螺寻北仪指向的方位角得到所述搜索镜指向的方位角。

可选地，所述受限空间测量机器人装置根据空间高度和倾角，调整竖直角有限范围为：-30°～30_°，最大调整竖直角有限范围为：-90°～90_°。

可选地，所述自动整平基座包括：上置自动整平基座或者下置自动整平基座；

若所述自动整平基座为所述上置自动整平基座，则所述自动整平基座位于所述陀螺寻北仪、所述搜索镜的上方，所述搜索镜的两个支架的顶部与所述上置自动整平基座固定连接。

若所述自动整平基座为所述下置自动整平基座，则所述自动整平基座位于所述陀螺寻北仪、所述搜索镜的下方，所述搜索镜的两个支架的底部与所述下置自动整平基座固定连接。

可选地，所述受限空间测量机器人装置外部设置防护罩，以保护所述陀螺寻北仪和所述搜索镜，减少粉尘和水雾的影响。

可选地，若所述自动整平基座为所述上置自动整平基座，则所述上置自动整平基座与吊笼固定连接，实现所述受限空间测量机器人装置的吊挂式安装；

若所述自动整平基座为所述下置自动整平基座，则所述下置自动整平基座与底座平台固定连接，实现所述受限空间测量机器人装置的落地式安装；

若基于机械臂安装所述受限空间测量机器人装置，则所述自动整平基座为所述上置自动整平基座或者为所述下置自动整平基座。

可选地，所述控制器通过有线或者无线通讯方式与外部移动端或者所述上位机通讯。

第二方面，本发明实施例替提供一种应用第一方面任一所述的受限空间测量机器人装置的方法，所述方法包括：

所述自动整平基座进行自动整平；

所述陀螺寻北仪进行寻北，在寻北过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

若所述自动整平基座不为水平状态，则停止寻北，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

若所述自动整平基座为水平状态，则不停止寻北，直至确定所述搜索镜初始指向的方位角；

所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距，在测量到所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距的过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

若所述自动整平基座不为水平状态，则停止测量所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

若所述自动整平基座为水平状态，则不停止测量所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距，直至得到所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距。

可选地，所述目标点棱镜包括：后视控制点棱镜、前视目标点棱镜；所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距，包括：

若所述搜索镜搜索所述后视控制点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算所述受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站；

若所述搜索镜搜索所述前视目标点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据所述受限空间测量机器人设站点坐标计算所述前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。

本发明提供的受限空间测量机器人装置，适用于煤矿，也适用于非煤矿山。区别于传统的测量机器人，本发明所提受限空间测量机器人装置仅由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器以及电源这些器件构成。

陀螺寻北仪固定安装于搜索镜的任一支架，其利用挠性陀螺测量地球自转角速度在陀螺寻北仪测量轴上的分量，通过四位置转动消除陀螺常值漂移误差，进而推算出受限空间测量机器人装置相对于地理北向之间的夹角，从而计算出搜索镜初始指向的方位角；搜索镜通过两个支架固定，搜索镜在水平和竖直两个自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，并测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距。

自动整平基座固定支撑搜索镜的两个支架和陀螺寻北仪，其内置三个电机驱动的脚螺旋和两个倾角传感器，通过电动调节脚螺旋使得倾角传感器实时数值到达指定值，为受限空间测量机器人提供测量的水平基准；控制器内置受限空间测量机器人装置的控制程序，控制陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座协同工作，并全程无人值守控制受限空间测量机器人；电源为陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器提供动力来源。

本发明所提受限空间测量机器人装置，基于自动化、智能化的理念设计测量机器人类似全站仪的装置，摒弃了手动人机交互部分部件，例如：键盘、显示屏、电池仓、整平脚螺旋等器件及其相关功能，简化了设计，缩小了受限空间测量机器人的体积，无需人员现场调节、控制，提高了稳定性和可靠性。同时，有限竖直角的测角机构以及陀螺寻北仪的侧置，进一步降低了受限空间测量机器人的整体高度，解决了薄煤层和极薄煤层工作面测量机器人安装困难的问题，提高了受限空间测量机器人在薄煤层和极薄煤层工作面的适用性。同时，也满足了采掘工作面测量机器人的小型化、轻量化的需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是传统测量机器人的结构示意图；

图2是本发明实施例中受限空间测量机器人装置中自动整平基座为下置自动整平基座的结构示意图；

图3是本发明实施例中受限空间测量机器人装置中自动整平基座为上置自动整平基座的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

本发明实施例的一种受限空间测量机器人装置，该受限空间测量机器人装置适用于煤矿，也适用于非煤矿山，该受限空间测量机器人装置由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器以及电源构成，即本发明所提的受限空间测量机器人装置，区别于目前已有的测量机器人，创造性的省去了键盘、显示屏、电池仓、手动整平脚螺旋、提手等部件，极大的缩减了测量机器人的体积，占用空间，同时也无需工作人员在测量机器人旁边进行手动操作，实现了“少人则安”、“无人则安”。

陀螺寻北仪固定安装于搜索镜的任一支架，陀螺寻北仪为自主的寻北装置，其利用挠性陀螺测量地球自转角速度在陀螺寻北仪测量轴上的分量，通过四位置转动消除陀螺常值漂移误差，进而推算出受限空间测量机器人装置相对于地理北向之间的夹角，从而计算出搜索镜初始指向的方位角。

搜索镜通过两个支架固定，搜索镜在水平和竖直两个自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，并测量到目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距。

自动整平基座固定支撑搜索镜的两个支架和陀螺寻北仪，该自动整平基座内置三个电机驱动的脚螺旋和两个倾角传感器，不再是传统测量机器人的三根脚螺旋构成整平基座，因此无需人工调整脚螺旋，而是通过电动调节脚螺旋使得倾角传感器实时数值到达指定值，为受限空间测量机器人提供测量的水平基准。

控制器内置受限空间测量机器人装置的控制程序，控制器根据上位机下发指令控制陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座协同工作，并全程无人值守控制整个受限空间测量机器人，提升了受限空间测量机器人的应用便捷性。

电源和控制器均通过电导线与自动整平基座连接，电源为陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器提供动力来源。

在一种可能的实施例中，由于目标点棱镜的不同，其包括：后视控制点棱镜、前视目标点棱镜，因此搜索镜根据目标点棱镜的不同，搜索的方式略有不同。若搜索镜搜索的是后视控制点棱镜，则通过观测受限空间测量机器人到后视控制点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合搜索镜初始指向的方位角，计算受限空间测量机器人到后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站。

若搜索镜搜索的是前视目标点棱镜，则通过观测受限空间测量机器人到前视目标点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合搜索镜初始指向的方位角，计算受限空间测量机器人到前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据受限空间测量机器人设站点坐标计算前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。

传统的测量机器人上，陀螺寻北仪一般固定安装于测量机器人的顶部，这无疑增大了测量机器人的占用空间，而本发明所提的受限空间测量机器人，优选的将陀螺寻北仪固定安装于搜索镜的任一支架，这样就使得陀螺寻北仪侧置安装在搜索镜的一侧。正好占用了传统测量机器人上电池仓的位置，这样没有增加宽度的同时，缩减了高度，降低了测量机器人的占用空间。

此外，陀螺寻北仪指向方向与搜索镜指向方向之间的夹角固定，可以根据陀螺寻北仪指向的方位角得到搜索镜指向的方位角。

在一种可能的实施例中，考虑到受限空间的空间局限性，其相对目前传统的测量机器人的竖直角范围有限，因此受限空间测量机器人装置可以根据空间高度和倾角，调整竖直角有限范围为：-30°～30_°，最大调整竖直角有限范围为：-90°～90_°，以适应受限空间。

在一种可能的实施例中，考虑到受限空间具体情况，尤其是应用在薄煤层和极薄煤层工作面的情况下，受限空间测量机器人装置为了能实现其功能，可能不能落地安装，而是需要吊装，因此自动整平基座包括：上置自动整平基座或者下置自动整平基座。

若自动整平基座为上置自动整平基座，则自动整平基座位于陀螺寻北仪、搜索镜的上方，搜索镜的两个支架的顶部与上置自动整平基座固定连接。该种结构下，上置自动整平基座与吊笼固定连接，实现受限空间测量机器人装置的吊挂式安装。

若自动整平基座为下置自动整平基座，则自动整平基座位于陀螺寻北仪、搜索镜的下方，搜索镜的两个支架的底部与下置自动整平基座固定连接。该种结构下，下置自动整平基座与底座平台固定连接，实现受限空间测量机器人装置的落地式安装。

此外，还有一种情况，将受限空间测量机器人装置安装于机械臂上，这样有利于延伸到更远距离，考虑到机械臂的安装相对比较自由，因此基于机械臂安装受限空间测量机器人装置，自动整平基座可以为上置自动整平基座也可以为下置自动整平基座，根据实际需求决定。

在一种可能的实施例中，为了保证受限空间测量机器人装置的核心观测部件陀螺寻北仪和搜索镜的精度和使用寿命，可以在受限空间测量机器人装置外部设置防护罩，以保护陀螺寻北仪和搜索镜，减少粉尘和水雾对陀螺寻北仪和搜索镜的影响。

由于本发明所提受限空间测量机器人装置中，省去了键盘、显示屏、电池仓、手动整平脚螺旋等部件，因此需要设置电源和控制器，以替代这些省去的部件，电源替代电仓作为供能器件，控制器替代键盘、显示屏，并结合自动整平基座内置三个电机驱动的脚螺旋，替代了手动整平脚螺旋以及人工输入、显示屏显示的供能，当然，也可以开发相关的APP，将其应用在外部移动端或者上位机中，控制器可以通过有线或者无线通讯方式与外部移动端或者上位机进行通讯，进而向控制器下发各项指令，以自动控制陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座协同工作，实现全程无人值守控制受限空间测量机器人装置。

为了更直观的示出本发明所提受限空间测量机器人装置与传统测量机器人的不同，参照图1所示的传统测量机器人的结构示意图，图2所示的本发明实施例中受限空间测量机器人装置中自动整平基座为下置自动整平基座的结构示意图，图3所示的本发明实施例中受限空间测量机器人装置中自动整平基座为上置自动整平基座的结构示意图。

图1中包括：提手、电池(也即电池仓)、整平脚螺旋、显示屏、键盘、搜索镜，并且该整平脚螺旋是手动调节的。图2中包括：陀螺寻北仪、搜索镜、下置自动整平基座、控制器以及电源。图3中包括：陀螺寻北仪、搜索镜、上置自动整平基座、控制器以及电源。由此可以直观的知晓：本发明所提受限空间测量机器人装置相较于传统测量机器人体积极大的缩减，极大的减小了占用空间，并且无需人员现场调节、控制，提高了稳定性和可靠性。同时，解决了薄煤层和极薄煤层工作面测量机器人安装困难的问题，提高了受限空间测量机器人在薄煤层和极薄煤层工作面的适用性。同时，也满足了采掘工作面测量机器人的小型化、轻量化的需求。

基于上述受限空间测量机器人装置，本发明实施例还提出一种应用上述所提的受限空间测量机器人装置的方法，所述方法包括：

步骤S1：自动整平基座进行自动整平；

步骤S2：陀螺寻北仪进行寻北，在寻北过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

步骤S3：若所述自动整平基座不为水平状态，则停止寻北，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

步骤S4：若所述自动整平基座为水平状态，则不停止寻北，直至确定所述搜索镜初始指向的方位角；

步骤S5：所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距，在测量到所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距的过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

步骤S6：若所述自动整平基座不为水平状态，则停止测量所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

步骤S7：若所述自动整平基座为水平状态，则不停止测量所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距，直至得到所述水平角、所述受限的竖直角、所述斜距。

可选地，所述目标点棱镜包括：后视控制点棱镜、前视目标点棱镜；所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距，包括：

若所述搜索镜搜索所述后视控制点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算所述受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站；

若所述搜索镜搜索所述前视目标点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的水平角、竖直角、斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据所述受限空间测量机器人设站点坐标计算所述前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。。

通过上述步骤S1～S7可知，在自动整平之后，无论是陀螺寻北仪进行寻北的过程中，还是搜索镜测量目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距的过程中，均需要实时监测自动整平基座是否为水平状态，若出现自动整平基座不处于水平状态，则立即停止当前流程，返回执行步骤：自动整平基座进行自动整平。这样做是为了保证搜方位角、水平角、受限的竖直角、斜距测量、计算的精准度。

综上所述，本发明的受限空间测量机器人装置，适用于煤矿，也适用于非煤矿山。区别于传统的测量机器人，本发明所提受限空间测量机器人装置仅由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器以及电源这些器件构成。

陀螺寻北仪固定安装于搜索镜的任一支架，其利用挠性陀螺测量地球自转角速度在陀螺寻北仪测量轴上的分量，通过四位置转动消除陀螺常值漂移误差，进而推算出受限空间测量机器人装置相对于地理北向之间的夹角，从而计算出搜索镜初始指向的方位角；搜索镜通过两个支架固定，搜索镜在水平和竖直两个自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，并测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角、斜距。

自动整平基座固定支撑搜索镜的两个支架和陀螺寻北仪，其内置三个电机驱动的脚螺旋和两个倾角传感器，通过电动调节脚螺旋使得倾角传感器实时数值到达指定值，为受限空间测量机器人提供测量的水平基准；控制器内置受限空间测量机器人装置的控制程序，控制陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座协同工作，并全程无人值守控制受限空间测量机器人；电源为陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器提供动力来源。

本发明所提受限空间测量机器人装置，基于自动化、智能化的理念设计测量机器人类似全站仪的装置，摒弃了手动人机交互部分部件，例如：键盘、显示屏、电池仓、整平脚螺旋等器件及其相关功能，简化了设计，缩小了受限空间测量机器人的体积，无需人员现场调节、控制，提高了稳定性和可靠性。同时，有限竖直角的测角机构以及陀螺寻北仪的侧置，进一步降低了受限空间测量机器人的整体高度，解决了薄煤层和极薄煤层工作面测量机器人安装困难的问题，提高了受限空间测量机器人在薄煤层和极薄煤层工作面的适用性。同时，也满足了采掘工作面测量机器人的小型化、轻量化的需求。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述受限空间测量机器人装置适用于煤矿或者非煤矿山，所述受限空间测量机器人装置由陀螺寻北仪、搜索镜、自动整平基座、控制器以及电源构成；

所述陀螺寻北仪固定安装于所述搜索镜的任一支架，所述陀螺寻北仪为自主的寻北装置，其利用挠性陀螺测量地球自转角速度在陀螺寻北仪测量轴上的分量，通过四位置转动消除陀螺常值漂移误差，进而推算出所述受限空间测量机器人装置相对于地理北向之间的夹角，从而计算出所述搜索镜初始指向的方位角；

所述搜索镜通过两个支架固定，所述搜索镜在水平和竖直两个自由度上先后旋转搜索目标点棱镜，并测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角和斜距；

所述自动整平基座固定支撑所述搜索镜的两个支架和所述陀螺寻北仪，所述自动整平基座内置三个电机驱动的脚螺旋和两个倾角传感器，通过电动调节所述脚螺旋使得所述倾角传感器实时数值到达指定值，为所述受限空间测量机器人提供测量的水平基准；

所述控制器内置所述受限空间测量机器人装置的控制程序，所述控制器根据上位机下发指令控制所述陀螺寻北仪、所述搜索镜和所述自动整平基座协同工作，并全程无人值守控制所述受限空间测量机器人；

所述电源和所述控制器均通过电导线与所述自动整平基座连接，所述电源为所述陀螺寻北仪、所述搜索镜、所述自动整平基座和所述控制器提供动力来源。

2.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述目标点棱镜为后视控制点棱镜或前视目标点棱镜；

若所述搜索镜搜索的是所述后视控制点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的水平角、竖直角和斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算所述受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站；

若所述搜索镜搜索的是所述前视目标点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的水平角、竖直角和斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据所述受限空间测量机器人设站点坐标计算所述前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。

3.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述陀螺寻北仪固定安装于所述搜索镜的任一支架，以使得所述陀螺寻北仪侧置安装在所述搜索镜的一侧；

所述陀螺寻北仪指向方向与所述搜索镜指向方向之间的夹角固定，根据所述陀螺寻北仪指向的方位角得到所述搜索镜指向的方位角。

4.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述受限空间测量机器人装置根据空间高度和倾角，调整竖直角有限范围为：-30°~30°，最大调整竖直角有限范围为：-90°~90°。

5.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述自动整平基座为上置自动整平基座或者下置自动整平基座；

若所述自动整平基座为所述上置自动整平基座，则所述自动整平基座位于所述陀螺寻北仪和所述搜索镜的上方，所述搜索镜的两个支架的顶部与所述上置自动整平基座固定连接；

若所述自动整平基座为所述下置自动整平基座，则所述自动整平基座位于所述陀螺寻北仪和所述搜索镜的下方，所述搜索镜的两个支架的底部与所述下置自动整平基座固定连接。

6.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述受限空间测量机器人装置外部设置防护罩，以保护所述陀螺寻北仪和所述搜索镜，减少粉尘和水雾的影响。

7.根据权利要求5所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，若所述自动整平基座为所述上置自动整平基座，则所述上置自动整平基座与吊笼固定连接，实现所述受限空间测量机器人装置的吊挂式安装；

若所述自动整平基座为所述下置自动整平基座，则所述下置自动整平基座与底座平台固定连接，实现所述受限空间测量机器人装置的落地式安装；

若基于机械臂安装所述受限空间测量机器人装置，则所述自动整平基座为所述上置自动整平基座或者为所述下置自动整平基座。

8.根据权利要求1所述的受限空间测量机器人装置，其特征在于，所述控制器通过有线或者无线通讯方式与外部移动端或者所述上位机通讯。

9.一种应用权利要求1-8任一所述的受限空间测量机器人装置的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述自动整平基座进行自动整平；

所述陀螺寻北仪进行寻北，在寻北过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

若所述自动整平基座不为水平状态，则停止寻北，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

若所述自动整平基座为水平状态，则不停止寻北，直至确定所述搜索镜初始指向的方位角；

所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角和斜距，在测量到所述水平角、所述受限的竖直角和所述斜距的过程中，所述控制器实时监测所述自动整平基座是否为水平状态；

若所述自动整平基座不为水平状态，则停止测量所述水平角、所述受限的竖直角和所述斜距，执行步骤：所述自动整平基座进行自动整平；

若所述自动整平基座为水平状态，则不停止测量所述水平角、所述受限的竖直角和所述斜距，直至得到所述水平角、所述受限的竖直角和所述斜距。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述目标点棱镜为后视控制点棱镜或前视目标点棱镜；所述搜索镜测量到所述目标点棱镜的水平角、受限的竖直角和斜距，包括：

若所述搜索镜搜索所述后视控制点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的水平角、竖直角和斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述后视控制点棱镜的方位角和平距，进而反算所述受限空间测量机器人的设站点坐标，完成测量建站；

若所述搜索镜搜索所述前视目标点棱镜，则通过观测所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的水平角、竖直角和斜距，结合所述搜索镜初始指向的方位角，计算所述受限空间测量机器人到所述前视目标点棱镜的方位角和平距，进而根据所述受限空间测量机器人设站点坐标计算所述前视目标点棱镜坐标，完成目标点测量。