一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法及系统，该控制方法包括：巡检机器人上电建立通信、自检、规划巡检路径巡检和巡检完成后规划返航路线返航；执行该控制方法的系统包括：上位系统、下位系统、监控后台和充电库；巡检机器人与监控后台通信采用无线局域网和物联网联用的方式提高机器人的可用性；巡检机器人自检采用逻辑互锁的方式，提高巡检机器人系统的可靠性和可用性；在巡检路径规划中，通过在数据库中存储地图巡检点、关键路径点和路径的方式，得到一种计算简便，安全有效的路径规划方法，并采取边计算边存储的方式将得到的最短路径存储，方便以后相同巡检序列时可直接作为巡检路径，减少了计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法及系统
本专利技术属于巡检机器人领域，特别涉及一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法及系统。
技术介绍
智能巡检技术是近年随着无人值守或少人值守的推广而逐步发展起来的，目前已广泛应用到国网变电站，越来越多的室外巡检机器人应用到变电所，代替人工对变电所区域进行自动巡检。室外巡检机器人系统是主要的巡检执行机构，既可以作为独立的巡检系统，也可以作为其他维护系统的一部分，例如辅助控制系统等。目前应用的巡检机器人普通存在可靠性不高，网络通信单一，通信异常后不能正常显示位置等问题。物联网技术近几年新发展起来的网络技术，是指通过信息传感设备，按照约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。物联网技术具有通信传输距离远，通信稳定等优点。针对上述问题，本专利技术的巡检机器人搭载基于安全架构的安全控制板卡，在5G无线网络基础上，搭载辅助通信的物联网模块，在网络异常后，通过返航算法，让机器人从变电所高压区域回到安全区域，并将位置实时上传给监控后台。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，所述方法主要包括以下步骤：S1：巡检机器人上电，建立通信，所述建立通信包括建立主通信和建立辅助通信；S2：所述巡检机器人自检，若自检正常执行步骤S3；S3：接收监控后台指令确认是否进行巡检；S4：若接收到巡检指令，所述巡检机器人执行出库；S5：出库完成后，所述巡检机器人进行巡检路径规划，所述巡检机器人根据巡检路径到达巡检点进行巡检；S6：判断所述巡检机器人是否完成巡检，若完成执行步骤S7，若未完成返回步骤S5；S7：所述巡检机器人进行返航路径的规划，所述巡检机器人按照所述返航路径返航；S8：完成入库，所述巡检机器人关键部件断电，巡检结束。进一步地，步骤S1中所述建立主通信指的是通过无线网络建立所述巡检机器人与监控后台和充电库之间的通信，设置所述主通信接收时间阈值T1；步骤S1中所述建立辅助通信指的是通过物联网建立所述巡检机器人与所述监控后台和充电库之间的通信，设置所述辅助通信接收时间阈值T2；所述T1<所述T2。进一步地，在所述主通信正常通信的情况下，所述巡检机器人通过所述主通信完成整个巡检过程，此时所述辅助通信与监控后台进行独立的通信；在安全控制板自检完成后，所述辅助通信等待监控后台发送的心跳帧；在所述主通信出现异常且连接时间超过T1时，所述辅助通信接收所述监控后台心跳帧并反馈此时所述巡检机器人位置信息，所述巡检机器人根据返航路径返回至充电库，通过所述辅助通信与所述充电库通信并打开卷闸门，所述巡检机器人完成入库，等待所述主通信连接。进一步地，所述主通信出现异常时，在所述巡检机器人返航至入库期间，无论所述主通信是否恢复，所述巡检机器人不响应所述监控后台指令。进一步地，步骤S3中所述巡检机器人若未接收到巡检指令，则进一步判断接收的指令是否是查询帧，如果是查询帧，所述巡检机器人进行状态查询，设置每一次查询时间间隔T，并向监控后台发送状态信息，如果不是查询帧，则是配置帧。进一步地，步骤S2中，所述巡检机器人自检包括主控板自检和安全控制板自检，再通过所述主控板和所述安全控制板之间的信号传输状态确认巡检机器人自检状态。进一步地，所述主控板自检和所述安全控制板自检结束后，通过所述主控板是否接收到反馈帧、所述安全控制板是否接收到连接帧、所述主控板接收到反馈帧的时间是否超时和所述安全控制板接收到连接帧的时间是否超时来判断所述主控板和所述安全控制板的连接状态；通过所述安全控制板是否接收到查询帧、所述主控板是否接收到所述安全控制板反馈的查询帧、所述安全控制板接收到所述查询帧的时间是否超时、所述主控板接收到反馈的查询帧的时间是否超时和所述查询帧的具体状态信息来进一步判断连接在所述安全控制板和所述主控板的设备的连接状态。进一步地，所述主控板和所述安全控制板连接完成后接收查询帧之前，所述安全控制板主动查询构图雷达、避障模块和防跌落模块的数据信息，查询完成后响应所述主控板的查询信息。本专利技术还提供了一种融合物联网技术的巡检机器人的控制系统，所述控制系统包括上位系统、下位系统、监控后台和充电库，所述上位系统包括主控板；所述下位系统包括安全控制板；所述上位系统作为主控模块；所述下位系统用于执行主控模块的指令及向主控模块反馈信息；所述监控后台用于对所述巡检机器人的状态进行监控，并向巡检机器人发送指令；所述充电库用于所述巡检机器人的充电以及作为所述巡检机器人等待信号连接时的存放区域，还用于与所述巡检机器人和监控后台的信号连通。进一步地，所述主控板上连接交换机，所述交换机通过无线AP与所述监控后台和充电库实现通信；所述主控板和所述安全控制板通过以太网口连接；所述安全控制板通过物联网通信模块1和物联网通信模块2与监控后台和充电库实现通信。进一步地，所述安全控制板采用PCB板卡，所述PCB板卡包含2路CAN接口，16路IO接口，4路RS485接口，2路以太网接口，所述安全控制板内部采用2取2CPU架构，其中，1路CPU主要负责采集各个传感器信息；另一路CPU负责驱动。本专利技术的有益效果：本专利技术中巡检机器人系统中安全控制板采用基于安全架构的设计，并利用逻辑互锁的自检方式，对巡检机器人关键部件进行上电自检，提高巡检机器人系统的可靠性和可用性；本专利技术采用无线局域网为主通信，物联网技术为辅助通信，提高机器人的可用性；并利用物联网通信距离远，通信稳定的特点，在出现5Gwifi网络通信中断的情况下，监控后台通过物联网上传的位置信息也能够查看巡检机器人的实时位置；本专利技术通过在数据库中存储地图巡检点、关键路径点和路径的方式，得到一种计算简便，安全有效的路径规划方法，并采取边计算边存储的方式将得到的最短路径存储，方便以后相同巡检序列时可直接作为巡检路径，减少了计算量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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示出了本专利技术实施例的巡检机器人系统连接示意图；图2示出了本专利技术实施例的巡检机器人控制方法流程图；图3示出了本专利技术实施例的巡检机器人上电后建立主通信的流程图；图4示出了本专利技术实施例的巡检机器人上电后建立辅助通信的流程图；图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，/n所述方法包括以下步骤：/nS1：巡检机器人上电，建立通信，所述建立通信包括建立主通信和建立辅助通信；/nS2：所述巡检机器人自检，若自检正常则执行下面步骤S3；/nS3：所述巡检机器人接收监控后台指令确认是否进行巡检；/nS4：若接收到巡检指令，所述巡检机器人执行出库；/nS5：出库完成后，所述巡检机器人进行巡检路径规划，所述巡检机器人根据巡检路径到达巡检点进行巡检；/nS6：判断所述巡检机器人是否完成巡检，若完成执行下面步骤S7，若未完成返回步骤S5；/nS7：所述巡检机器人进行返航路径的规划，所述巡检机器人按照所述返航路径返航；/nS8：完成入库，所述巡检机器人关键部件断电，巡检结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
S1：巡检机器人上电，建立通信，所述建立通信包括建立主通信和建立辅助通信；
S2：所述巡检机器人自检，若自检正常则执行下面步骤S3；
S3：所述巡检机器人接收监控后台指令确认是否进行巡检；
S4：若接收到巡检指令，所述巡检机器人执行出库；
S5：出库完成后，所述巡检机器人进行巡检路径规划，所述巡检机器人根据巡检路径到达巡检点进行巡检；
S6：判断所述巡检机器人是否完成巡检，若完成执行下面步骤S7，若未完成返回步骤S5；
S7：所述巡检机器人进行返航路径的规划，所述巡检机器人按照所述返航路径返航；
S8：完成入库，所述巡检机器人关键部件断电，巡检结束。


2.根据权利要求1所述的一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，
所述S1中，建立主通信指的是通过无线网络建立所述巡检机器人与所述监控后台和充电库之间的通信，并设置所述主通信接收时间阈值T1；
所述S1中，建立辅助通信指的是通过物联网建立所述巡检机器人与所述监控后台和充电库之间的通信，并设置所述辅助通信接收时间阈值T2，且满足T1<T2。


3.根据权利要求2所述的一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，
在所述主通信正常通信的情况下，所述巡检机器人通过所述主通信完成整个巡检过程，此时所述辅助通信与监控后台进行独立的通信；在安全控制板自检完成后，所述辅助通信等待监控后台发送的心跳帧；
在所述主通信出现异常且连接时间超过T1时，所述辅助通信接收监控后台心跳帧并反馈此时所述巡检机器人位置信息，所述巡检机器人根据返航路径返回至所述充电库，通过所述辅助通信与充电库通信并打开卷闸门，所述巡检机器人完成入库，等待所述主通信连接。


4.根据权利要求3所述的一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，
所述主通信出现异常时，在所述巡检机器人返航至入库期间，无论所述主通信是否恢复，所述巡检机器人不响应所述监控后台指令。


5.根据权利要求1所述的一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征在于，
所述S3中，所述巡检机器人若未接收到巡检指令，则进一步判断接收的指令是否是查询帧，如果是查询帧，所述巡检机器人进行状态查询，设置每一次查询时间间隔T，并向所述监控后台发送状态信息，如果不是查询帧，则是配置帧。


6.根据权利要求1所述的一种融合物联网技术的巡检机器人的控制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎刚，敖奇，刘甲宾，王福闯，李超，杨子赫，
申请(专利权)人：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11