基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人制造技术

本发明专利技术涉及移动机器人自定位技术领域，尤其涉及一种基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，包括：外壳、自主移动装置、激光导航器、图像采集器和自定位控制单元，其中自定位控制单元包括驱动模块用以驱动自主移动装置、存储模块用以存储预设线路图和预存地图、通讯模块用以与终端平台进行信息交互。本发明专利技术巡检机器人的中控模块根据巡检机器人左右轮的转数差值初步判定巡检机器人在行进过程中的偏转情况并针对行进路线进行分阶段检测以判定巡检机器人在各个阶段内是否出现转弯，中控模块针对巡检机器人整体路线划分阶段数进行二次调节有效提高巡检机器人模拟行进路线的准确性，提升巡检机器人自定位的准确性。升巡检机器人自定位的准确性。升巡检机器人自定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人


[0001]本专利技术涉及移动机器人自定位
，尤其涉及一种基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人。

技术介绍

[0002]MEMS微机电系统，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、作动器和微能源三大部分组成。微机电系统在国民经济和军事系统方面将有着广泛的应用前景，涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。
[0003]中国专利公开号：CN108827277B。公开了一种隧道机器人自动定位系统及其定位方法，包括蓝牙发射装置、蓝牙接收装置、可见光装置、云服务器系统以及无线通信系统，可见光装置通过蓝牙发射装置和蓝牙接收装置与隧道机器人连接，云服务器系统通过无线通信系统分别与隧道机器人、蓝牙发射装置、蓝牙接收装置、可见光装置连接，云服务器系统通过无线通信系统控制隧道机器人的运动，云服务器系统通过无线通信系统改变蓝牙发射装置、蓝牙接收装置的工作状态，云服务器系统通过无线通信系统改变可见光装置的工作状态。本专利技术可解决目前隧道机器人的定位系统技术原理复杂、自动化程度低等多种缺点，实现隧道机器人的准确自动定位。
[0004]由此可见，上述方案存在以下问题：无法在巡检机器人自定位过程中有效针对巡检机器人的行进路线进行模拟并将该模拟路线与预存地图进行叠加比对从而导致的定位准确率低。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人。用以克服现有技术中无法在巡检机器人自定位过程中有效针对巡检机器人的行进路线进行模拟并将该模拟路线与预存地图进行叠加比对从而导致的定位准确率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，包括：外壳；自主移动装置，其设置在所述外壳底部，包括若干车轮，各对应车轮通过链条相连，用以同步转动；各所述车轮上均设有转数检测器，用以分别检测各车轮转动的圈数；激光导航器，其设置在所述外壳顶部，用以初步规划和校正巡检机器人的巡检路线；图像采集器，其设置在所述外壳顶部并设置在所述激光导航器的一侧，用以采集巡检机器人所处环境的图像信息；自定位控制单元，包括与所述自主移动装置相连以驱动自主移动装置的驱动模
块、用以存储预设线路图和预存地图的存储模块、用以与终端平台进行交互的通讯模块以及分别与驱动模块、存储模块和通讯模块相连的中控模块；所述中控模块还分别与各所述转数检测器以及所述图像采集器相连，用于根据巡检机器人在行进过程中左右轮的平均转数及左右轮的转数差值初拟巡检机器人行进路线图；所述终端平台，其与所述通讯模块相连接，用于接收所述图像采集器采集到的图像信息和所述中控模块初拟的模拟行进路线图并通过叠加比对的方式对巡检机器人进行定位。
[0007]进一步地，所述中控模块设有第一预设转数差值
△
N1、第二预设转数差值
△
N2、第一预设阶段数M1以及第二预设阶段数M2，其中，
△
N1＜
△
N2，M1＜M2，中控模块在巡检机器人到达待定位点位时计算巡检机器人的左右轮转数差值
△
N并根据
△
N判定巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度，若
△
N≤
△
N1，所述中控模块初步判定所述巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度符合标准，中控模块初步判定将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段、统计巡检机器人的行进时间并根据行进时间判定是否对M1进行调节；若
△
N1＜
△
N≤
△
N2，所述中控模块判定所述巡检机器人的整体行进路线出现小幅度偏转，中控模块将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段并依次检测巡检机器人在各阶段内是否转弯；若
△
N＞
△
N2，所述中控模块判定巡检机器人出现大幅度转弯，中控模块将巡检机器人的行进路线划分为M2个阶段并依次检测巡检机器人在各阶段内是否转弯。
[0008]进一步地，所述中控模块设有第一预设行进距离D1、第二预设行进距离D2、第一转数差值调节系数α1和第二转数差值调节系数α2，其中D1＜D2，1＜α1＜α2，所述中控模块在巡检机器人运行时控制各所述转数检测器记录对应的所述左车轮的转速N
L
和对应的所述右车轮的转数N
R
、在巡检机器人到达待定位点位时计算巡检机器人车轮的平均转数N0并根据平均转数预估巡检机器人的行进距离D，设定N0=（N
L
+N
R
）/2，D=N0
×
C，其中，C为所述车轮的周长，中控模块将巡检机器人的预估行进距离D与预设行进距离进行比较并根据比较结果判定是否对各所述预设转数差值进行调节，若D≤D1，所述中控模块不对各所述预设转数差值进行调节；若D1＜D≤D2，所述中控模块初步判定使用α1对各所述预设转数差值进行调节；若D＞D2，所述中控模块初步判定使用α2对各所述预设转数差值进行调节，当所述中控模块使用αi对所述第j预设转数差值
△
Nj进行调节时，设定i=1，2，j=1，2，调节后的第j预设转数差值记为
△
Nj
’
，设定
△
Nj
’
=
△
Nj
×
αi。
[0009]进一步地，所述中控模块设有第一预设行进时间T1、第二预设行进时间T2、第一预设阶段数调节系数β1和第二预设阶段数调节系数β2，其中T1＜T2，1＜β1＜β2，所述中控模块在初步判定所述巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度符合标准时记录巡检机器人的运行时长T并根据T判定是否调节中控模块针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量，若T≤T1，所述中控模块不调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量并将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段；若T1＜T≤T2，所述中控模块判定使用β1调节针对巡检机器人的整体路线初步划
分的阶段数量；若T＞T2，所述中控模块判定使用β2调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量；当所述中控模块使用βa调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量时，设定a=1，2，调节后的阶段数记为M
’
，设定M
’
=M1
×
βa。
[0010]进一步地，所述中控模块设有第一预设单阶段转数差值
△
n1、第二预设单阶段转数差值
△
n2、第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3，其中，
△
n1＜
△
n2，θ1＜θ2＜θ3，中控模块在完成针对巡检机器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，其特征在于，包括：外壳；自主移动装置，其设置在所述外壳底部，包括若干车轮，各对应车轮通过链条相连，用以同步转动；各所述车轮上均设有转数检测器，用以分别检测各车轮转动的圈数；激光导航器，其设置在所述外壳顶部，用以初步规划和校正巡检机器人的巡检路线；图像采集器，其设置在所述外壳顶部并设置在所述激光导航器的一侧，用以采集巡检机器人所处环境的图像信息；自定位控制单元，包括与所述自主移动装置相连以驱动自主移动装置的驱动模块、用以存储预设线路图和预存地图的存储模块、用以与终端平台进行交互的通讯模块以及分别与驱动模块、存储模块和通讯模块相连的中控模块，所述中控模块还分别与各所述转数检测器以及所述图像采集器相连，用于根据巡检机器人在行进过程中左右轮的平均转数及左右轮的转数差值初拟巡检机器人行进路线图；所述终端平台，其与所述通讯模块相连接，用于接收所述图像采集器采集到的图像信息和所述中控模块初拟的模拟行进路线图并通过叠加比对的方式对巡检机器人进行定位。2.根据权利要求1所述的基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，其特征在于，所述中控模块设有第一预设转数差值
△
N1、第二预设转数差值
△
N2、第一预设阶段数M1以及第二预设阶段数M2，其中，
△
N1＜
△
N2，M1＜M2，中控模块在巡检机器人到达待定位点位时计算巡检机器人的左右轮转数差值
△
N并根据
△
N判定巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度，若
△
N≤
△
N1，所述中控模块初步判定所述巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度符合标准，中控模块初步判定将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段、统计巡检机器人的行进时间并根据行进时间判定是否对M1进行调节；若
△
N1＜
△
N≤
△
N2，所述中控模块判定所述巡检机器人的整体行进路线出现小幅度偏转，中控模块将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段并依次检测巡检机器人在各阶段内是否转弯；若
△
N＞
△
N2，所述中控模块判定巡检机器人出现大幅度转弯，中控模块将巡检机器人的行进路线划分为M2个阶段并依次检测巡检机器人在各阶段内是否转弯。3.根据权利要求2所述的基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，其特征在于，所述中控模块设有第一预设行进距离D1、第二预设行进距离D2、第一转数差值调节系数α1和第二转数差值调节系数α2，其中D1＜D2，1＜α1＜α2，所述中控模块在巡检机器人运行时控制各所述转数检测器记录对应的所述左车轮的转速N
L
和对应的所述右车轮的转数N
R
、在巡检机器人到达待定位点位时计算巡检机器人车轮的平均转数N0并根据平均转数预估巡检机器人的行进距离D，设定N0=（N
L
+N
R
）/2，D=N0
×
C，其中，C为所述车轮的周长，中控模块将巡检机器人的预估行进距离D与预设行进距离进行比较并根据比较结果判定是否对各所述预设转数差值进行调节，若D≤D1，所述中控模块不对各所述预设转数差值进行调节；若D1＜D≤D2，所述中控模块初步判定使用α1对各所述预设转数差值进行调节；若D＞D2，所述中控模块初步判定使用α2对各所述预设转数差值进行调节，当所述中控模块使用αi对所述第j预设转数差值
△
Nj进行调节时，设定i=1，2，j=1，2，调节后的第j预设转数差值记为
△
Nj
’
，设定
△
Nj
’
=
△
Nj
×
αi。
4.根据权利要求3所述的基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，其特征在于，所述中控模块设有第一预设行进时间T1、第二预设行进时间T2、第一预设阶段数调节系数β1和第二预设阶段数调节系数β2，其中T1＜T2，1＜β1＜β2，所述中控模块在初步判定所述巡检机器人的整体行进路线的偏转幅度符合标准时记录巡检机器人的运行时长T并根据T判定是否调节中控模块针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量，若T≤T1，所述中控模块不调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量并将巡检机器人的行进路线划分为M1个阶段；若T1＜T≤T2，所述中控模块判定使用β1调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量；若T＞T2，所述中控模块判定使用β2调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量；当所述中控模块使用βa调节针对巡检机器人的整体路线初步划分的阶段数量时，设定a=1，2，调节后的阶段数记为M
’
，设定M
’
=M1
×
βa。5.根据权利要求4所述的基于MEMS的智能自定位隧道巡检机器人，其特征在于，所述中控模块设有第一预设单阶段转数差值
△
n1、第二预设单阶段转数差值
△
n2、第一预设转动角度θ1、第二预设转动角度θ2以及第三预设转动角度θ3，其中，
△
n1＜
△
n2，θ1＜θ2＜θ3，中控模块在完成针对巡检机器人的整体路线的划分时依次统计并计算各阶段内巡检机器人的左右轮的转数差值并根据该转数差值确定巡检机器人的行进过程中的转动角度以模拟出巡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福杰，王志平，李绍宇，钟金明，王土，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：