巡检机器人导航驱动装置、导航方法及计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种巡检机器人导航驱动装置及导航方法。包括：机器人中控系统，以产生控制信号，控制机器人进行移动、扫描、建图及导航；驱动系统，以接收机器人中控系统的移动控制信号，控制机器人移动；激光雷达传感器，用于扫描周围环境以及辅避障，以及移动机构和电源模块；机器人中控系统的第一中控控制信号输出端连接驱动系统的第一驱动控制信号输入端，驱动系统的第一驱动控制信号输出端连接驱动电机组的移动控制信号输入端；机器人中控系统的第二中控控制信号输出端连接激光雷达传感器的信号输入端，激光雷达传感器的雷达反馈信号输出端连接机器人中控系统的第一反馈信号输入端。其具有稳定性高、实时性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
巡检机器人导航驱动装置、导航方法及计算机存储介质
本专利技术涉及巡检机器人运动控制
，尤其是涉及一种巡检机器人导航驱动装置、导航方法及计算机存储介质。
技术介绍
随着石油化工企业发展的进步，对于安全问题的关注也越来越广泛。防爆在油田的安全生产中居于首要地位。石油化工行业往往处于空旷的地区，拥有高精密的仪器设备，石油、毒气泄漏等隐患复杂严峻。这些设备大都处在危险的爆炸气体环境中，如果出现紧急情况，就会产生难以估量的后果，因此，有效预防石油化工企业的安全事故，应当定期对作业环境进行检测。部分企业任然实行人工巡检，但是，在用人工进行现场巡检时，会由于工作量大、效率低以及主观因素等局限性，以及人工所带的传感器有限等原因，而造成巡检结果与实际情况的差异性，另外，长时间在易燃易爆环境中对员工人身安全也无法保证。为了保护员工人身安全以及降低生产成本，防爆巡检机器人在石油化工业中得到了广泛的欢迎以及应用。防爆巡检机器人包括进行巡检工作的检测单元（如摄像头、气体传感器等）、导航单元、驱动巡检机器人移动的驱动单元、控制巡检机器人工作以及进行数据处理的巡检机器人中控平台，以及巡检机器人供电系统。对于导航单元，目前机器人的建图导航方法或多或少均存在受光线条件限制大、图像处理量大、实时性较差等问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的之一在于提供一种巡检机器人导航驱动装置，其具有稳定性高、实时性强的优点。本专利技术目的之二在于提供一种巡检机器人导航方法，采用激光雷达传感器扫描周围环境以构建环境地图，稳定性高、实时性强，同时结合激光雷达传感器及避障传感器进行避障，提高了导航准确性。本专利技术目的之三在于提供一种计算机可读存储介质。巡检机器人导航驱动装置，包括：机器人中控系统，以产生控制信号，控制机器人进行移动、扫描、建图及导航；驱动系统，以接收机器人中控系统的移动控制信号，控制机器人移动；激光雷达传感器，设置于机器人上，用于扫描周围环境以及辅避障；移动机构，包括车轮、驱动所述车轮转动的驱动电机组以及驱动车轮改变方向的转向机构；电源模块，为机器人、机器人中控系统、驱动系统、激光雷达传感器及移动机构供电；所述机器人中控系统的第一中控控制信号输出端连接所述驱动系统的第一驱动控制信号输入端，所述驱动系统的第一驱动控制信号输出端连接所述驱动电机组的移动控制信号输入端；所述机器人中控系统的第二中控控制信号输出端连接所述激光雷达传感器的信号输入端，所述激光雷达传感器的雷达反馈信号输出端连接所述机器人中控系统的第一反馈信号输入端。通过采用上述技术方案，激光雷达传感器对周围环境进行扫描，并将获取的环境数据发送至机器人中控系统，机器人中控系统接收激光雷达传感器反馈的环境数据后运用建图算法构建环境二维格栅地图，并给予构建好的二维格栅地图运用定位导航算法进行移动机器人的导航，在导航过程中，激光雷达传感器通过对目标发射信号，再根据从目标反射回来的信号时间差计算机器人与目标之间的距离，再根据激光发射信号的角度来确定目标和机器人之间的角度，以得到物体与发射器的相对位置，因此，激光雷达传感器同时具有辅助避障的功能。上述技术方案采用激光雷达传感器扫描周围环境以构建环境地图，稳定性高、实时性强的优点。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括场站控制系统，所述场站控制系统通过无线局域网与所述机器人中控系统通信连接，向所述机器人中控系统发送机器人的移动、扫描、建图及导航指令。通过采用上述技术方案，实现了场站控制系统的远程人机交互，实现了巡检机器人的远程控制。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述激光雷达传感器设有一隔爆壳体内，所述隔爆壳体包括环形防爆玻璃罩及位于环形防爆玻璃罩两端的盖板，所述防爆玻璃罩内外两侧分别镀有增透膜和耐刮膜，且耐刮膜位于所述增透膜外层。通过采用上述技术方案，实现了激光雷达传感器的隔爆功能，一方面，在外界发生爆炸或其他冲击时能够降低激光雷达传感器受损的可能性，另一方面，在激光雷达传感器自身受损时，也能够降低对外界的冲击，提高了安全性；另外，耐刮膜和增透膜的设置能够减少玻璃层对激光雷达传感器性能的影响。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括避障传感器，所述避障传感器位于机器人前后两侧，所述避障传感器的传感器反馈信号输出端连接所述机器人中控系统的第二反馈信号输入端。通过采用上述技术方案，在导航的过程中，机器人中控系统在接收激光雷达传感器反馈的距离信息和角度信息外，接收避障传感器反馈的避障辅助信息，机器人中控系统基于避障辅助信息，在判断有障碍物的情况下重新规规划路径，并使用最短路径算法避开障碍物，进一步提高了导航的准确性。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述避障传感器为超声波传感器和/或红外避障传感器。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括GPS定位装置对机器人的位置进行实时监测，所述GPS定位装置的定位反馈信号输出端连接所述机器人中控系统的第三反馈信号输入端。通过采用上述技术方案，一方面，在启动激光雷达传感器扫描周围环境时，可通过GPS定位装置确定机器人位置以控制机器人移动，另一方面，通过GPS定位装置的GPS信号对机器人在厂区的位置进行实时监测。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：每个所述车轮对应一组驱动电机组，所述驱动电机组包括电机及连接于所述电机输出轴的RV减速机。通过采用上述技术方案，每个车轮具有独立的驱动源，一方面增强了驱动力，同时可避免在某个电机故障的情况下即时停工的状况；另外，RV减速机具有较高的疲劳强度、刚度和寿命的特点。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：至少一组所述驱动电机组连接所述转向机构，所述转向机构包括转向电机及连接于所述转向电机输出轴的转向减速机，所述驱动电机组连接于所述转向减速机的输出端，所述转向减速机的输出端竖直设置。通过采用上述继而实现了机器人的转向功能。巡检机器人的导航方法，包括以下步骤：S1、基于GPS定位装置确定机器人位置以控制机器人移动，同时启动激光雷达传感器扫描周围环境；S2、机器人中控系统接收激光雷达传感器反馈的环境数据以构建环境地图；S3、基于构建好的环境地图进行机器人的移动导航；S4、机器人中控系统接收避障传感器反馈的避障辅助信息，机器人中控系统基于避障辅助信息，在判断有障碍物的情况下重新规规划路径，并使用最短路径算法避开障碍物。通过采用上述技术方案，激光雷达传感器对周围环境进行扫描，并将获取的环境数据发送至机器人中控系统，机器人中控系统接收激光雷达传感器反馈的环境数据后运用建图算法构建环境二维格栅地图，并给予构建好的二维格栅地图运用定位导航算法进行移动机器人的导航，在导航过程中，激光雷达传感器通过对目标发射信号，再根据从目标反射回来的信号时间差计算机器人与目标之间的距离，再根据激光发射信号的角度来确定目标和机器人之间的角度，以得到物体与发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.巡检机器人导航驱动装置，其特征在于，包括：/n机器人中控系统（1），以产生控制信号，控制机器人进行移动、扫描、建图及导航；/n驱动系统（2），以接收机器人中控系统（1）的移动控制信号，控制机器人移动；/n激光雷达传感器（3），设置于机器人上，用于扫描周围环境以及辅避障；/n移动机构（4），包括车轮（41）、驱动所述车轮（41）转动的驱动电机组（42）以及驱动车轮（41）改变方向的转向机构（43）；/n电源模块（5），为机器人、机器人中控系统（1）、驱动系统（2）、激光雷达传感器（3）及移动机构（4）供电；/n所述机器人中控系统（1）的第一中控控制信号输出端连接所述驱动系统（2）的第一驱动控制信号输入端，所述驱动系统（2）的第一驱动控制信号输出端连接所述驱动电机组（42）的移动控制信号输入端；/n所述机器人中控系统（1）的第二中控控制信号输出端连接所述激光雷达传感器（3）的信号输入端，所述激光雷达传感器（3）的雷达反馈信号输出端连接所述机器人中控系统（1）的第一反馈信号输入端。/n

【技术特征摘要】
1.巡检机器人导航驱动装置，其特征在于，包括：
机器人中控系统（1），以产生控制信号，控制机器人进行移动、扫描、建图及导航；
驱动系统（2），以接收机器人中控系统（1）的移动控制信号，控制机器人移动；
激光雷达传感器（3），设置于机器人上，用于扫描周围环境以及辅避障；
移动机构（4），包括车轮（41）、驱动所述车轮（41）转动的驱动电机组（42）以及驱动车轮（41）改变方向的转向机构（43）；
电源模块（5），为机器人、机器人中控系统（1）、驱动系统（2）、激光雷达传感器（3）及移动机构（4）供电；
所述机器人中控系统（1）的第一中控控制信号输出端连接所述驱动系统（2）的第一驱动控制信号输入端，所述驱动系统（2）的第一驱动控制信号输出端连接所述驱动电机组（42）的移动控制信号输入端；
所述机器人中控系统（1）的第二中控控制信号输出端连接所述激光雷达传感器（3）的信号输入端，所述激光雷达传感器（3）的雷达反馈信号输出端连接所述机器人中控系统（1）的第一反馈信号输入端。


2.根据权利要求1所述的巡检机器人导航驱动装置，其特征在于，还包括场站控制系统（6），所述场站控制系统（6）通过无线局域网与所述机器人中控系统（1）通信连接，向所述机器人中控系统（1）发送机器人的移动、扫描、建图及导航指令。


3.根据权利要求1或2所述的巡检机器人导航驱动装置，其特征在于，所述激光雷达传感器（3）设有一隔爆壳体（31）内，所述隔爆壳体（31）包括环形防爆玻璃罩（311）及位于环形防爆玻璃罩（311）两端的盖板（312），所述防爆玻璃罩（311）内外两侧分别镀有增透膜（3111）和耐刮膜（3112），且耐刮膜（3112）位于所述增透膜（3111）外层。


4.根据权利要求1或2所述的巡检机器人导航驱动装置，其特征在于，还包括避障传感器（7），所述避障传感器（7）位于机器人前后两侧，所述避障传感器（7）的传...

【专利技术属性】
技术研发人员：于立成，丰秦，孙冬远，杨克龙，侯伟，薛淇泊，侯岳，薛坤，韩玉杰，
申请(专利权)人：海隆石油工业集团有限公司，海隆石油集团上海信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31