一种架空输电线路巡线机器人导航、巡线方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种架空输电线路巡线机器人导航、巡线方法。该方法通过对输电线路巡线对象的拓扑连接关系进行先验的静态环境建模，形成层次化的巡线环境原始导航拓扑地图。在此基础上，借助导航的巡线任务模式的建图任务，实现对原始导航地图的更新与修正，获得可用于巡线作业的实际导航地图。通过线路对象的拓扑连接关系，结合高精度定位数据，巡线机器人可以完成复杂的导航路径规划，达到比现有巡线机器人更高层次的自动化巡线导航水平。本发明专利技术能够自主沿规划路径对巡线线路建图形成巡线环境的导航地图，并基于导航地图进行巡线作业。并基于导航地图进行巡线作业。并基于导航地图进行巡线作业。

【技术实现步骤摘要】
一种架空输电线路巡线机器人导航、巡线方法及装置


[0001]本专利技术属于机器人导航定位
，具体用于在输电线路机器人领域，具体涉及一种架空输电线路巡线机器人导航方法及装置，还涉及一种架空输电线路巡线机器人巡线方法及装置。

技术介绍

[0002]架空输电线路是电力系统的重要组成部分，对架空线路设备、输电通道设施的日常巡检任务责任重大。输电走廊跨越区域复杂、线路隐患缺陷不易察觉，往往给线路巡检人员的工作带来较大困难。因此，能够代替人工进行全天候自主工作的巡线机器人成为重要的解决方案。
[0003]架空线路巡线机器人是移动机器人的一种，由于其行走区域为架空地线，可将其视作“类轨道式”移动机器人。通过对架空地线进行“轨道式”改造并装设充电装置，理论上巡线机器人可以无监督地实现全天候的自主巡线作业任务。
[0004]常规的巡线方案主要是人工定期巡线，投入的人力和时间成本较大，巡线效率较低。现有的巡线机器人方案可以完成较简单的自主导航任务，但缺乏更细致的全局路径规划模型以及在路径规划下的自主导航与避障措施，导航的智能性与可靠程度不足，无法达到更高水平的自动化巡线作业。小型旋翼式无人机线路巡线方案克服了特殊地形下的巡线困难，实现了对线路的精细化巡线，但对特殊气象条件的适应性和充电续航能力的不足是需要进一步解决的问题。
[0005]在实际应用中，巡线机器人可能需要执行长时间对特定区间的往复巡线作业，有可能执行对某种特定的线路要素设施的巡线作业。因此急需一种能够自主对待巡线路进行拓扑建模建立环境“地图”，并据此指导机器人的作业任务路径规划的机器人，实现巡线机器人全天候长时间的无监督自动化作业管理。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种架空输电线路巡线机器人导航、巡线方法，自主沿规划路径对巡线线路建图形成巡线环境的导航地图，并基于导航地图进行巡线作业。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种架空输电线路巡线机器人导航方法，包括以下过程：获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际导航地图。
[0009]可选地，所述获取描述巡线环境的原始地图，包括：
获取待巡线线路的越障点和巡线点；并确定越障点和巡线点的拓扑位置关系；对越障点和巡线点及其对应的越障路点和巡线路点进行层次划分，确定越障点和巡线点与各个路点之间的层级从属关系；基于越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与各个路点之间的从属关系，生成描述巡线环境的原始地图；可选地，所述越障点包括线夹、防震锤和桥，所述巡线点包括测温点、拍照点、数据上传点和充电站点。
[0010]可选地，所述确定越障点和巡线点的拓扑位置关系，包括：获取越障点和巡线点的排列次序关系；获取越障点和巡线点的位置；基于越障点和巡线点的排列次序关系以及位置，确定越障点和巡线点的拓扑位置关系。
[0011]可选地，所述对越障点和巡线点及其对应的越障路点和巡线路点进行层次划分，包括：将越障点和巡线点划分为对象层级；将越障点和巡线点对应的越障路点和巡线路点划分为路点层级，其中一个越障点对应一个正向越障路点和一个反向越障路点，一个巡线点对应一个巡线路点。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种架空输电线路巡线机器人导航装置，包括：导航地图获取模块，用于获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；导航地图更新模块，用于对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际的导航地图。
[0013]本专利技术装置中各模块的具体实现方案参见上述方法的具体步骤处理内容。
[0014]第三方面，本专利技术还提供了一种架空输电线路巡线机器人巡线方法，包括以下过程：获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际导航地图；获取所选择的巡线任务模式和巡线区间模式，基于巡线任务模式与路点的关联关系以及巡线区间模式确定的巡线路径起始点和目标点，结合实际导航地图规划得到对应的巡线路径，驱使机器人沿规划的巡线路径开展巡线作业。
[0015]可选地，所述巡线任务模式根据巡线任务的实际需求划分为建图任务、精细巡线任务、测温巡线任务、拍照巡线任务、行走任务和充电任务模式；所述巡线任务模式与路点的关联关系为：所述建图任务模式，包含巡线线路上所有的越障路点和巡线路点；
所述精细巡线任务模式，包含巡线线路上所有的越障路点与巡线路点；所述巡线测温任务模式，包括巡线线路上的越障路点、测温路点和数据上传路点；所述巡线拍照任务模式，包括巡线线路上的越障路点、拍照路点和数据上传路点；所述行走任务模式，包括巡线线路上的越障路点；所述充电任务模式，包括巡线线路上的越障路点和充电站路点。
[0016]可选的，所述巡线区间模式包括：以当前位置为起始点，以指定目标路点为目标点的巡线区间模式A；以指定的起始路点为起始点，以指定的目标路点为目标点，在指定的起始点和目标点区间内作业的巡线区间模式B。
[0017]可选地，所述巡线区间模式B的规划路径为：若机器人当前在待巡区间以外的左侧，则规划路线为：先以行走任务模式驶向待巡区间左侧杆塔，再以设定的任务模式对待巡区间从左至右巡线；若机器人当前在待巡区间以外的右侧，则规划路线为：先以行走任务模式驶向待巡区间右侧杆塔，再以设定的任务模式对待巡区间从右至左巡线；若机器人当前在待巡区间以内且较靠近待巡区间左侧杆塔，则规划路线为：先以行走任务模式驶向待巡区间左侧杆塔，再以设定的任务模式对待巡区间从左至右巡线；若机器人当前在待巡区间以内且较靠近待巡区间右侧杆塔，则规划路线为：先以行走任务模式驶向待巡区间右侧杆塔，再以设定的任务模式对待巡区间从右至左巡线。
[0018]可选地，所述机器人巡线作业时的行走策略包括：若目标点的距离大于安全距离，则依据当前速度进行加速直到最大速度或保持最大速度匀速；若目标点的距离小于安全距离，则根据当前速度进行减速直到最低速度或保持最低速度匀速，直至到达目标点。
[0019]可选地，所述到达目标点的判断依据为：当目标点为越障路点时，判断依据为：若目标点的距离小于到达阈值或接收到碰撞信号则判断机器人已达到该越障路点；当目标点为巡线路点时，判断依据为：若目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路巡线机器人导航方法，其特征在于，包括以下过程：获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际导航地图。2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路巡线机器人导航方法，其特征在于，所述获取描述巡线环境的原始地图，包括：获取待巡线线路的越障点和巡线点；并确定越障点和巡线点的拓扑位置关系；对越障点和巡线点及其对应的越障路点和巡线路点进行层次划分，确定越障点和巡线点与各个路点之间的层级从属关系；基于越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与各个路点之间的从属关系，生成描述巡线环境的原始地图；根据权利要求2所述的一种架空输电线路巡线机器人导航方法，其特征在于，所述确定越障点和巡线点的拓扑位置关系，包括：获取越障点和巡线点的排列次序关系；获取越障点和巡线点的位置；基于越障点和巡线点的排列次序关系以及位置，确定越障点和巡线点的拓扑位置关系。3.根据权利要求2所述的一种架空输电线路巡线机器人导航方法，其特征在于，所述对越障点和巡线点及其对应的越障路点和巡线路点进行层次划分，包括：将越障点和巡线点划分为对象层级；将越障点和巡线点对应的越障路点和巡线路点划分为路点层级，其中一个越障点对应一个正向越障路点和一个反向越障路点，一个巡线点对应一个巡线路点。4.一种架空输电线路巡线机器人导航装置，其特征在于，包括：导航地图获取模块，用于获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；导航地图更新模块，用于对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际的导航地图。5.一种架空输电线路巡线机器人巡线方法，其特征在于，包括以下过程：获取描述巡线环境的原始地图，所述原始地图中包括越障点和巡线点的拓扑位置关系以及越障点和巡线点与越障路点和巡线路点之间的从属关系；对待巡线线路中包含所有越障路点和巡线路点的路径进行规划，驱使机器人途经路径中各个越障路点和巡线路点以获得其实际位置信息，并更新原始地图中各路点位置信息形成实际导航地图；获取所选择的巡线任务模式和巡线区间模式，基于巡线任务模式与路点的关联关系以及巡线区间模式确定的巡线路径起始点和目标点，结合实际导航地图规划得到对应的巡线路径，驱使机器人沿规划的巡线路径开展巡线作业。
6.根据权利要求6所述的一种架空输电线路巡线机器人巡线方法，其特征在于，所述巡线任务模式根据巡线任务的实际需求划分为建图任务、精细巡线任务、测温巡线任务、拍照巡线任务、行走任务和充电任务模式；所述巡线任务模式与路点的关联关系为：所述建图任务模式，包含巡线线路上所有的越障路点和巡线路点；所述精细巡线任务模式，包含巡线线路上所有的越障路点与巡线路点；所述巡线测温任务模式，包括巡线线路上的越障路点、测温路点和数据上传路点；所述巡线拍照任务模式，包括巡线线路上的越障路点、拍照路点和数据上传路点...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国方，钟亮民，杨明鑫，陈向志，单超，刘晓铭，张静，吴圣和，王文政，张斌，甘志坚，谢永麟，彭奕，汤济民，谢芬，郝永奇，廖志勇，周兴俊，薛栋良，侯建国，温祥青，童宇辉，张丛丛，吴嵩青，蒋轩，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：