【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巡检，尤其是一种基于vr技术的通风管道巡检系统。
技术介绍
1、目前，建筑物通风管道由于尺寸狭小，无法对通风管道内部进行人工巡检，而一些重要设施(如酒店、研究所、会议室等)的通风管道可能存在窃听器、有毒物等安全隐患，需要一种技术手段实现建筑物通风管道的巡检工作。为解决缺乏建筑物通风管道巡检手段的问题，可以使用搭载摄像头的小型机器人对通风管道进行巡检，通过摄像头拍摄的视频来观察通风管道内的状况。但这种方式操作员对机器人的位姿和整个管网的结构缺乏了解，巡检工作效率低，信息化、自动化低程度低。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于vr技术的通风管道巡检系统，提高了巡检效率，操作方式简单灵活，具有很高的实用价值。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于vr技术的通风管道巡检系统，包括：通风管道巡检机器人、计算机和vr一体机；通风管道巡检机器人用于获取管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，并将这些信息传输到计算机的数据通讯模块；计算机用于接收、解析通风管道巡检机器人发送的数据，并将vr手柄的控制指令发送到通风管道巡检机器人；vr一体机包括vr头盔和vr手柄，内置unity3d编写机器人应用平台软件，vr头盔用于显示通风管道巡检机器人的位姿信息、摄像头视频信息和通风管道地图信息，vr手柄用于发送机器人控制指令，改变机器人的位姿。
3、优选的，管道巡检机器人有巡检机器人前导臂和巡检机器人后导臂，每对导臂都是左右
4、优选的，通风管道地图信息包含管道编号、管道长度、管道宽度和管道高度，用于描述一根的管道尺寸；管网连接信息包含管道编号1、连接状态、管道编号2，用于描述编号为1的管道与编号为2的管道的连接状态。
5、优选的，计算机搭载数据通信模块，数据通信模块包含数据解析和数据发送模块；数据解析模块，用于将机器人发送的管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，转换为vr一体机中unity3d程序读取的信息，将解析后的管道内视频信息、机器人位姿信息存储到计算机与vr一体机unity3d程序的共享内存中，并将通风管道地图信息存储到数据库中；数据发送模块，用于发送存储在计算机上共享内存中的vr手柄控制信息。
6、优选的，unity3d应用平台软件通过读取计算机共享内存中的位姿信息和摄像头视频，并显示在unity3d场景中，使操作员直观地感知到管道巡检机器人的位姿和周围环境；通过读取存储在数据库中的管道地图信息，生成管道地图，用以显示机器人在管网中的位置和管道的信息，并能实现机器人操作人员对管道地图的交互，使操作员了解巡检机器人所巡检的通风管道整体管网结构。
7、优选的，实时读取数据库中的管道地图信息，调整管道预制体的尺寸和各管道间的连接方式，在unity3d场景中的指定位置导入调整后的管道预制体，拼接生成管道地图。
8、优选的，unity3d场景交互界面，交互界面包含建图模式和巡检模式，两种模式通过下拉选单组件进行切换；建图模式，用于读取数据库中的管道的尺寸信息和管网的连接信息，利用预制的管道3d模型，拼接搭建管道地图；巡检模式，用于操作员使用vr手柄选择特定的管道，查看尺寸信息，同时结合摄像头实时视频，判断管道内部情况，为管道状态进行标记。
9、优选的，交互界面进行管道巡检机器人速度控制、管道巡检机器人灯光控制和机器人管道路径规划；管道巡检机器人速度控制，用于控制管道巡检机器人的运动电机转速；管道巡检机器人灯光控制，用于控制管道巡检机器人灯光的强度；机器人管道路径规划，用于机器人在管道地图中的导航。
10、优选的，通风管道间连接结构包括左转、右转、左通、右通、变径、上翻和下翻。
11、优选的，操作员通过vr手柄发送控制命令，改变机器人位置、朝向、机械柄角度、速度和灯光强度。
12、本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术中vr头盔与计算机连接，计算机与通风管道巡检机器人通过光纤线相连，实现vr一体机与巡检机器人的通信，将机器人摄像头拍摄的管道内部画面实时显示在vr头盔中，使操作员实时了解通风管道内部情况，增强操作员对机器人当前位置周围环境状况的感知；(2)本专利技术通过读取巡检机器人惯性导航元件测量的机器人姿态信息，改变unity3d场景中机器人3d模型的姿态，在vr头盔中显示管道中机器人的真实姿态，使操作员实时了解巡检机器人的姿态，增强操作员对机器人当前姿态的感知；(3)本专利技术通过对通风管道网络进行拆解，用3dsmax软件对常见的管道构件独立建模并制成预制体，读取并解析巡检机器人发送的管道地图信息，包括管道尺寸信息和管网连接信息，调整预制件尺寸，导入到unity3d场景中，搭建机器人巡检的整个通风管网。这样搭建的管网地图更加形象，增强操作员对整体管网结构的感知，提高通风管道的巡检效率；(4)本专利技术通过简单的操作方式实现了基于vr技术的巡检机器人控制，操作员只需通过vr手柄发送控制命令，就能改变巡检机器人位姿，实现对机器人的实时控制；(5)本专利技术中巡检机器人与计算机通过光纤线连接，vr一体机通过串流线与计算机连接，这种有线连接使巡检系统不依赖网络环境限制，整个系统硬件配置更为简洁；(6)本专利技术从应用层面解决了通风管道巡检困难的问题，不仅通过视频信息完成了对管道内部的查看，还通过3d模型展现机器人位姿和通风管道结构，增强了操作员对机器人状态和管网结构的感知，提高了巡检效率，操作方式简单灵活，具有很高的实用价值。
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1.一种基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，包括：通风管道巡检机器人、计算机和VR一体机；通风管道巡检机器人用于获取管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，并将这些信息传输到计算机的数据通讯模块；计算机用于接收、解析通风管道巡检机器人发送的数据，并将VR手柄的控制指令发送到通风管道巡检机器人；VR一体机包括VR头盔和VR手柄，内置Unity3D编写机器人应用平台软件，VR头盔用于显示通风管道巡检机器人的位姿信息、摄像头视频信息和通风管道地图信息，VR手柄用于发送机器人控制指令，改变机器人的位姿。
2.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，管道巡检机器人有巡检机器人前导臂和巡检机器人后导臂，每对导臂都是左右同轴的，由一个电机控制抬起或降落；机器人摄像头用于拍摄通风管道内的视频信息和管道构件识别；巡检机器人运动电机左右两侧各一个，是巡检机器人的动力来源；机器人侧面线阵激光雷达用于测量管道的宽度，机器人顶部tof测距模块用于测量管道高度；机器人顶部的LED灯用于管道内照明。
3.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡
4.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，计算机搭载数据通信模块，数据通信模块包含数据解析和数据发送模块；数据解析模块，用于将机器人发送的管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，转换为VR一体机中Unity3D程序读取的信息，将解析后的管道内视频信息、机器人位姿信息存储到计算机与VR一体机Unity3D程序的共享内存中，并将通风管道地图信息存储到数据库中；数据发送模块，用于发送存储在计算机上共享内存中的VR手柄控制信息。
5.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，Unity3D应用平台软件通过读取计算机共享内存中的位姿信息和摄像头视频，并显示在Unity3D场景中；通过读取存储在数据库中的管道地图信息，生成管道地图，用以显示机器人在管网中的位置和管道的信息。
6.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，实时读取数据库中的管道地图信息，调整管道预制体的尺寸和各管道间的连接方式，在Unity3D场景中的指定位置导入调整后的管道预制体，拼接生成管道地图。
7.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，Unity3D场景交互界面，交互界面包含建图模式和巡检模式，两种模式通过下拉选单组件进行切换；建图模式，用于读取数据库中的管道的尺寸信息和管网的连接信息，利用预制的管道3D模型，拼接搭建管道地图；巡检模式，用于操作员使用VR手柄选择特定的管道，查看尺寸信息，同时结合摄像头实时视频，判断管道内部情况，为管道状态进行标记。
8.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，交互界面进行管道巡检机器人速度控制、管道巡检机器人灯光控制和机器人管道路径规划；管道巡检机器人速度控制，用于控制管道巡检机器人的运动电机转速；管道巡检机器人灯光控制，用于控制管道巡检机器人灯光的强度；机器人管道路径规划，用于机器人在管道地图中的导航。
9.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，通风管道间连接结构包括左转、右转、左通、右通、变径、上翻和下翻。
10.如权利要求1所述的基于VR技术的通风管道巡检系统，其特征在于，操作员通过VR手柄发送控制命令，改变机器人位置、朝向、机械柄角度、速度和灯光强度。
...【技术特征摘要】
1.一种基于vr技术的通风管道巡检系统，其特征在于，包括：通风管道巡检机器人、计算机和vr一体机；通风管道巡检机器人用于获取管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，并将这些信息传输到计算机的数据通讯模块；计算机用于接收、解析通风管道巡检机器人发送的数据，并将vr手柄的控制指令发送到通风管道巡检机器人；vr一体机包括vr头盔和vr手柄，内置unity3d编写机器人应用平台软件，vr头盔用于显示通风管道巡检机器人的位姿信息、摄像头视频信息和通风管道地图信息，vr手柄用于发送机器人控制指令，改变机器人的位姿。
2.如权利要求1所述的基于vr技术的通风管道巡检系统，其特征在于，管道巡检机器人有巡检机器人前导臂和巡检机器人后导臂，每对导臂都是左右同轴的，由一个电机控制抬起或降落；机器人摄像头用于拍摄通风管道内的视频信息和管道构件识别；巡检机器人运动电机左右两侧各一个，是巡检机器人的动力来源；机器人侧面线阵激光雷达用于测量管道的宽度，机器人顶部tof测距模块用于测量管道高度；机器人顶部的led灯用于管道内照明。
3.如权利要求1所述的基于vr技术的通风管道巡检系统，其特征在于，通风管道地图信息包含管道编号、管道长度、管道宽度和管道高度，用于描述一根的管道尺寸；管网连接信息包含管道编号1、连接状态、管道编号2，用于描述编号为1的管道与编号为2的管道的连接状态。
4.如权利要求1所述的基于vr技术的通风管道巡检系统，其特征在于，计算机搭载数据通信模块，数据通信模块包含数据解析和数据发送模块；数据解析模块，用于将机器人发送的管道内视频信息、机器人位姿信息和通风管道地图信息，转换为vr一体机中unity3d程序读取的信息，将解析后的管道内视频信息、机器人位姿信息存储到计算机与vr一体机unity3d程序的共享内存中，并将通风管道地图信息存储到数据库中；数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾洪，李沛奇，高晶晶，缪天缘，宋爱国，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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