CN208537981U - 巡检机器人导航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种巡检机器人导航系统，包括以下至少二者：激光导航模块，用于扫描机器人附近的预定个固定特征点，计算机器人相对于预定个固定特征点的相对位置，定位机器人相对于预存现场全局坐标系中的位置，根据定位信息控制机器人运行至目标位置；磁轨道导航模块，用于为机器人提供磁轨道，控制机器人在磁轨道上运行至目标位置；及视觉导航模块，用于采集机器人的预定航线图像和停靠标识图像，将预定航线图像和停靠标识图像中识别的色调和饱和度分别与预存的设定色调和设定饱和度进行比较，确定机器人的标准运行路线和标准停靠点，控制机器人在标准运行路线上运行并停靠在标准停靠点上。满足导航作业要求，提高巡检机器人巡检效率。

Description

巡检机器人导航系统

技术领域

本实用新型涉及导航技术，具体地涉及一种巡检机器人导航系统。

背景技术

常用的巡检机器人导航方式为激光导航或磁轨道导航，导航方式单一，由于电厂环境复杂，单一的导航方式无法满足电厂的巡检要求。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种巡检机器人导航系统，该系统指示包括激光导航模块、磁轨道导航模块及视觉导航模块中至少两个导航模块，通过多个导航模块配合导航，可以克服电厂现场环境复杂的问题，从而提高巡检机器人的巡检效率。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种巡检机器人导航系统，该系统包括以下至少二者：

激光导航模块，用于扫描机器人附近的预定个固定特征点，计算所述机器人相对于所述预定个固定特征点的相对位置，定位所述机器人相对于预存现场全局坐标系中的位置，根据定位信息控制所述机器人运行至目标位置；

磁轨道导航模块，用于为所述机器人提供磁轨道，控制所述机器人在所述磁轨道上运行至目标位置；以及

视觉导航模块，用于采集所述机器人的预定航线图像和停靠标识图像，将所述预定航线图像和停靠标识图像中识别的色调和饱和度分别与预存的设定色调和设定饱和度进行比较，确定所述机器人的标准运行路线和标准停靠点，并控制所述机器人在所述标准运行路线上运行并停靠在所述标准停靠点上。

可选的，所述激光导航模块的导航方式优先级高于所述磁轨道导航模块和所述视觉导航模块的导航方式。

可选的，所述激光导航模块还用于在扫描所述固定特征点的数量少于所述预定个固定特征点的情况下，发送丢失特征信号。

可选的，该系统还包括：

道路识别模块，根据所述激光导航模块发送的丢失特征信号识别所述机器人所在巡检路段是否铺设网格板，并输出识别结果；以及

切换处理器，用于在所述道路识别模块输出结果为所述机器人所在巡检路段未铺设网格板的情况下，将导航方式切换为采用所述磁轨道导航模块继续导航。

可选的，所述切换处理器还用于在所述道路识别模块输出结果为所述机器人所在巡检路段铺设网格板的情况下，将导航方式切换为采用所述视觉导航模块继续导航。

可选的，所述预定个固定特征点为至少3个固定特征点。

可选的，所述激光导航模块中包括：

全方位旋转激光传感器，用于扫描所述机器人附近的预定个固定特征点，输出所述机器人相对于所述预定个固定特征点的相对位置。

可选的，所述视觉导航模块中包括：

彩色CCD摄像头，用于采集所述机器人的预定航线图像和停靠标识图像。

通过上述技术方案，采用激光导航模块、磁轨道导航模块及视觉导航模块中至少两个导航模块组成的导航系统可以克服电厂复杂的环境带来的单一导航方式不能满足导航作业要求的问题，从而提高了巡检机器人的巡检效率。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的基本结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的导航切换流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”、“内、外”、“远、近”是指参考附图的方向，因此，使用方向用语是用来说明并非来限制本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的基本结构示意图，如图1所示，该系统可以包括激光导航模块、磁轨道导航模块及视觉导航模块，并且可以采用激光导航模块、磁轨道导航模块及视觉导航模块中至少两个导航模块组成一种导航系统。其中，该激光导航模块首先在需要机器人巡检的现场环境中建立坐标系，选取现场中多个固定位置分别作为相应的特征点，并预存该多个特征点在该坐标系中的相应坐标值。该激光导航模块扫描机器人附近的预定个固定特征点，其中该预定个固定特征点至少为3个固定特征点。例如，扫描机器人附近的3个固定特征点A、B、C，并检测机器人分别与3个固定特征点A、B、C之间的距离L1、L2、L3。机器人所处位置为O，同时检测出OA、OB、OC所在直线与坐标系X轴之间的夹角α₁、α₂、α₃该激光导航模块根据3个固定特征点的相应坐标值、距离L1、L2、L3及夹角α₁、α₂、α₃计算出机器人所在坐标系中的实时位置，并根据计算得到机器人的实时位置控制机器人的运行路线，以使机器人运行至目标位置(下个停靠点)开始设备检测作业。

采用磁轨道导航模块进行导航时，首先在机器人运行路线上埋设磁轨道，并在机器人的停靠点设置射频识别标签。机器人在运行过程中机器人底盘上的磁传感器阵列检测机器人相对于磁轨道的偏移量，根据偏移量修正机器人的运行路线，以使机器人始终在磁轨道上运行。当磁传感器阵列检测到射频识别标签时，判断机器人运行至停靠点，磁轨道导航模块控制机器人驻车。机器人在该停靠点开始设备检测作业。

采用视觉导航模块进行导航时，在机器人的运行过程中视觉导航模块采集机器人预定航线图像和停靠标识图像，将所述预定航线图像和停靠标识图像中识别的色调和饱和度分别与预存的设定色调和设定饱和度进行比较，确定所述机器人的标准运行路线和标准停靠点，以控制机器人在标准运行路线上运行并停靠在标准停靠点上。机器人在该停靠点开始设备检测作业。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的结构示意图，图3示出了本实用新型实施例提供的一种巡检机器人导航系统的导航切换流程图，结合图2、3所示，激光导航模块的导航方式优先级高于磁轨道导航模块和视觉导航模块的导航方式，在机器人开始运行后首先采用激光导航。其中，激光导航模块中可以包括全方位旋转激光传感器，用于旋转扫描机器人附近的多个固定特征点，并判断扫描到的多个固定特征点是否≥3个，在扫描到至少3个固定特征点的情况下，激光导航模块对机器人开始激光导航。在全方位旋转激光传感器扫描到的固定特征点小于3个的情况下，激光导航模块向该切换处理器发送丢失特征信号，系统切换其他导航模块进行导航。具体地，该系统还可以包括道路识别模块，在激光导航模块向该切换处理器发送丢失特征信号之后，该切换处理器控制该道路识别模块识别机器人所在巡检路段是否铺设网格板。由于在铺设网格板路段无法铺设磁轨道，因此在机器人所在巡检路段铺设网格板的情况下无法采用磁轨道导航模块进行导航。该系统还可以包括切换处理器，用于根据道路识别模块输出的识别结果切换相应导航模块进行导航。具体地，在确定机器人所在巡检路段并未铺设网格板的情况下，将导航方式切换为采用磁轨道导航模块继续导航。在确定机器人所在巡检路段铺设网格板的情况下，该切换处理器将导航方式切换为采用视觉导航模块继续导航。该视觉导航模块中可以包括彩色CCD摄像头，用于采集机器人的预定航线图像和停靠标识图像，并将采集到的图像进行图像分割，并对图像分割后的图像中每个像素点进行扫描，激光导航模块提取符合设定色调和设定饱和度的像素点，提供机器人的标准运行路线和标准停靠点。在机器人运行至该停靠点后开始设备检测作业，在完成检测作业后需运行至下个停靠点继续检测作业，机器人开始运行后继续根据导航模块的优先级、特征采集结果及道路信息进行选用相应导航方式进行导航，以保证机器人顺利到达停靠点进行检测作业。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请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。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种巡检机器人导航系统，其特征在于，该系统包括以下至少二者：

激光导航模块，用于扫描机器人附近的预定个固定特征点，计算所述机器人相对于所述预定个固定特征点的相对位置，定位所述机器人相对于预存现场全局坐标系中的位置，根据定位信息控制所述机器人运行至目标位置；

磁轨道导航模块，用于为所述机器人提供磁轨道，控制所述机器人在所述磁轨道上运行至目标位置；以及

视觉导航模块，用于采集所述机器人的预定航线图像和停靠标识图像，将所述预定航线图像和停靠标识图像中识别的色调和饱和度分别与预存的设定色调和设定饱和度进行比较，确定所述机器人的标准运行路线和标准停靠点，并控制所述机器人在所述标准运行路线上运行并停靠在所述标准停靠点上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光导航模块的导航方式优先级高于所述磁轨道导航模块和所述视觉导航模块的导航方式。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光导航模块还用于在扫描所述固定特征点的数量少于所述预定个固定特征点的情况下，发送丢失特征信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

道路识别模块，根据所述激光导航模块发送的丢失特征信号识别所述机器人所在巡检路段是否铺设网格板，并输出识别结果；以及

切换处理器，用于在所述道路识别模块输出结果为所述机器人所在巡检路段未铺设网格板的情况下，将导航方式切换为采用所述磁轨道导航模块继续导航。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述切换处理器还用于在所述道路识别模块输出结果为所述机器人所在巡检路段铺设网格板的情况下，将导航方式切换为采用所述视觉导航模块继续导航。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定个固定特征点为至少3个固定特征点。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光导航模块中包括：

全方位旋转激光传感器，用于扫描所述机器人附近的预定个固定特征点，输出所述机器人相对于所述预定个固定特征点的相对位置。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述视觉导航模块中包括：

彩色CCD摄像头，用于采集所述机器人的预定航线图像和停靠标识图像。