Mecanum轮巡视机器人及其巡视方法技术

本发明专利技术公开了一种Mecanum轮巡视机器人的巡视方法，包括在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从初始待命位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径，同时获取所述巡视机器人在所述SLAM环境地图中的定位；根据所述导航路径和所述巡视机器人的定位将所述巡视机器人依次导航至每一个待巡视设备的前方位置；每到达一个所述待巡视设备的前方位置后，按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车以采集数据。本发明专利技术公开了一种Mecanum轮巡视机器人。通过上述实施方式，能够在拥堵和狭小空间内使用，且能够以合适的姿态精准的到达待巡视设备处进行数据采集。

【技术实现步骤摘要】
Mecanum轮巡视机器人及其巡视方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种用于对电力设备进行巡视的Mecanum轮巡视机器人及其巡视方法。
技术介绍
对于电网系统的巡视主要依赖人工巡视，巡视强度大、安全风险高，因为各种各样的原因，比如巡视人员业务水平差、经验不足、责任心不强，又如现场环境原因等不佳，不能及时发现设备缺陷的问题。随着电网系统自动化的不断升级，智能的巡视机器人逐渐成为电网系统安全稳定检测重要手段。然而，现有技术中的巡视机器人由于自身结构条件的限制，很难在拥堵和狭小空间的环境中通行，因而常常不能对电网系统进行全方面的巡视，还是得辅助人工巡视，从而效率低下，且仍存在较高的安全风险。另外，现有技术中的巡视机器人由于条件限制，在室内环境中进行导航往往无法正常使用，而且到达待巡视设备处位置不准确、姿态不当，不能较好地对待巡视设备进行数据采集。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题提供一种Mecanum轮巡视机器人及其巡视方法，能够在拥堵和狭小空间内使用，且能够以合适的姿态精准的到达待巡视设备处进行数据采集。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种Mecanum轮巡视机器人的巡视方法，在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从初始待命位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径，同时获取所述巡视机器人在所述SLAM环境地图中的定位；根据所述导航路径和所述巡视机器人的定位将所述巡视机器人依次导航至每一个待巡视设备的前方位置；每到达一个所述待巡视设备的前方位置后，按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车以采集数据。进一步地，在所述在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从当前位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径的步骤之前，包括：获取地图数据，利用SLAM技术对所述巡视机器人实时定位并同步构造所述SLAM环境地图。进一步地，在所述按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车的步骤之中，包括：实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据逆运动学矩阵推导计算所述巡视机器人每个所述Mecanum轮纠正位置的角加速度进而实现纠偏，所述逆运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1，分别为四个所述Mecanum轮的角加速度，W为所述巡视机器人的半宽，L为所述巡视机器人的半长，α为所述巡视机器人相对于所述循迹路径的偏角，VX、VY以及ωZ分别为X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度。进一步地，在所述按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车的步骤之前，包括：检测循迹模式是自动循迹模式还是手动循迹模式；如果检测到是自动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据所述逆运动学矩阵对所述巡视机器人的各所述Mecanum轮的角加速度的控制来进行纠偏；如果检测到是手动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的四个所述Mecanum轮的角加速度，根据运动学方程控制所述巡视机器人的各所述Mecanum轮的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度来进行纠偏，其中，所述运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1。进一步地，在所述实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差的步骤中，包括：捕捉所述循迹路径的图像；通过图像处理将所述循迹路径从所述图像中分离出来，并获取所述巡视机器人相对所述循迹路径的偏角信息。进一步地，对所有所述待巡视设备巡视结束后，将所述巡视机器人直接导航返回至所述初始待命位置。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种Mecanum轮巡视机器人，包括：运动系统，具备可全向运动性能的四个对称分布的Mecanum轮；激光导航系统，用于在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从初始待命位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径，同时获取所述巡视机器人在SLAM环境地图中的定位；循迹系统，用于对预设的循迹路径进行循迹；运动控制系统，用于根据所述激光导航系统规划的导航路径和对所述巡视机器人的定位控制所述运动系统中的各Mecanum轮运行并依次导航至每一个待巡视设备的前方位置；并在将所述巡视机器人导航至一个待巡视设备的前方位置后，控制所述运动系统中的各Mecanum轮运行并根据所述循迹系统对循迹路径的跟踪循迹进而以合适的姿态到达当前待巡视设备的循迹定位点停车以进行数据采集。进一步地，所述激光导航系统还用于获取地图数据，利用SLAM技术对所述巡视机器人实时定位并同步构造所述SLAM环境地图；并用于在所述巡视机器人对全部待巡视设备完成数据采集后，规划另一导航路径以使得运动控制系统中的各Mecanum轮运行根据所述另一导航路径将所述巡视机器人直接导航至初始待命位置；所述循迹系统还用于捕捉所述循迹路径的图像，通过图像处理将所述循迹路径从所述图像中分离出来，并获取所述巡视机器人相对所述循迹路径的偏角信息。进一步地，所述循迹系统用于实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，所述运动控制系统从所述运动系统处获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据逆运动学矩阵推导计算所述巡视机器人每个Mecanum轮纠正位置的角加速度进而实现纠偏进而确保巡视机器人能始终沿循迹路径运动，逆运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1，分别为四个所述Mecanum轮的角加速度，W为所述巡视机器人的半宽，L为所述巡视机器人的半长，α为所述巡视机器人相对于所述循迹路径的偏角，VX、VY以及ωZ分别为X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度。进一步地，所述运动控制系统还用于检测循迹模式是自动循迹模式还是手动循迹模式，如果所述运动控制系统检测到是自动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据逆运动学矩阵对所述巡视机器人的各Mecanum轮的角加速度的控制来进行纠偏；如果所述运动控制系统检测到是手动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的四个Mecanum轮的角加速度，根据运动学方程控制所述巡视机器人的各Mecanum轮的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度来进行纠偏进而确保巡视机器人能始终沿循迹路径运动，其中，运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1。本专利技术的Mecanum轮巡视机器人及其巡视方法，具有如下有益效果：通过设置成具有Mecanum轮的巡视机器人形式，借助Mecanum轮的全向运动性能，能够在拥堵和狭小的空间内运行使用；通过使用SLAM环境地图，能够在室内环境下精确导航至待巡视设备处，尤其是在SLAM环境地图所规划的导航路径的末段设置循迹路径，能够以更合适的姿态和更精确的位置到达待巡视设备处以进行数据采集，使得能够更好地进行数据采集。附图说明图1是本专利技术Mecanum轮巡视机器人的巡视方法的工作流程图。图2是本专利技术Mecanu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Mecanum轮巡视机器人的巡视方法，其特征在于，包括：在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从初始待命位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径，同时获取所述巡视机器人在所述SLAM环境地图中的定位；根据所述导航路径和所述巡视机器人的定位将所述巡视机器人依次导航至每一个待巡视设备的前方位置；每到达一个所述待巡视设备的前方位置后，按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车以采集数据。

【技术特征摘要】
1.一种Mecanum轮巡视机器人的巡视方法，其特征在于，包括：在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从初始待命位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径，同时获取所述巡视机器人在所述SLAM环境地图中的定位；根据所述导航路径和所述巡视机器人的定位将所述巡视机器人依次导航至每一个待巡视设备的前方位置；每到达一个所述待巡视设备的前方位置后，按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车以采集数据。2.根据权利要求1所述的巡视方法，其特征在于，在所述在SLAM环境地图中规划所述巡视机器人从当前位置到每一个待巡视设备所处位置的导航路径的步骤之前，包括：获取地图数据，利用SLAM技术对所述巡视机器人实时定位并同步构造所述SLAM环境地图。3.根据权利要求1所述的巡视方法，其特征在于，在所述按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车的步骤之中，包括：实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据逆运动学矩阵推导计算所述巡视机器人每个所述Mecanum轮纠正位置的角加速度进而实现纠偏，所述逆运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1，分别为四个所述Mecanum轮的角加速度，W为所述巡视机器人的半宽，L为所述巡视机器人的半长，α为所述巡视机器人相对于所述循迹路径的偏角，VX、VY以及ωZ分别为X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度。4.根据权利要求3所述的巡视方法，其特征在于：在所述按预设的循迹路径引导所述巡视机器人以合适的姿态到达当前所述待巡视设备的循迹定位点停车的步骤之前，包括：检测循迹模式是自动循迹模式还是手动循迹模式；如果检测到是自动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度，根据所述逆运动学矩阵对所述巡视机器人的各所述Mecanum轮的角加速度的控制来进行纠偏；如果检测到是手动循迹模式，则实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差，并获取所述巡视机器人的四个所述Mecanum轮的角加速度，根据运动学方程控制所述巡视机器人的各所述Mecanum轮的X方向运动速度、Y方向运动速度以及旋转速度来进行纠偏，其中，所述运动学矩阵为：其中，[νXνYωZ]T∈R3×1。5.根据权利要求4所述的巡视方法，其特征在于，在所述实时获取所述巡视机器人相对于所述循迹路径的位置偏差的步骤中，包括：捕捉所述循迹路径的图像；通过图像处理将所述循迹路径从所述图像中分离出来，并获取所述巡视机器人相对所述循迹路径的偏角信息。6.根据权利要求1所述的巡视方法，其特征在于，包括：对所有所述待巡视设备巡视结束后，将所述巡视机器人直接导航返回至所述初始待命位置。7.一种Mecanum轮巡视机器人，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，周虎兵，张浩，杨增力，汤小兵，
申请(专利权)人：国网湖北省电力公司，南京国电南思科技发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42