【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动巡检，具体涉及一种基于多模态技术的自动巡检机器人。
技术介绍
1、随着自动巡检技术的发展，自动巡检机器人所包含的的技术越发丰富和先进，而自主导航是这类机器人的关键技术之一，为它们提供了自主巡逻的能力。目前，常用的导航方式有激光导航和视觉导航，这两种导航方式都针对特定的应用环境。另外，自动巡检机器人在电力行业的应用也日益显现其重要性。例如，变电站作为电力系统的关键节点，如何保证其正常运行直接关系到整个电力系统的稳定安全。传统的变电站监控和巡视主要依赖人工方式，但这种方式存在劳动强度大、工作效率低等问题。因此，采用自动巡检机器人进行实时监控和维护成为了一个趋势。更进一步地，防爆巡检机器人代表了智能防护技术的前沿。这些巡检机器人通过先进的感知系统、自主导航能力、坚固的设计和高效的通信，不仅在提高公共安全方面展现出巨大的潜力，还在应对自然灾害和执行危险任务中发挥了关键作用。
2、但是现有的自动巡检机器人存在以下缺点：
3、(1)现有的自动巡检机器人无法准确感知其周围环境，特别是在复杂、动态或恶劣的条件下，导致导航决策的不确定性，体现了环境感知不足。
4、(2)现有的自动巡检机器人的灵活性不强、通过性不高，在遇到障碍物时，自动巡检机器人难以有效避开障碍，导致碰撞或无法规避复杂环境，体现了避障能力不足。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于多模态技术的自动巡检机器人，用于解决现有的自动巡检机器人所存在的无法准确感
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于多模态技术的自动巡检机器人，包括：
4、舵轮底盘，采用结构稳固的井字型框架，并安装有导轮；
5、上层巡逻云台，通过云台架设置在所述舵轮底盘上，并且包括：工控中心、激光雷达、扬声器以及高分辨率摄像头；
6、轮组模块，设于所述舵轮底盘中，包括舵向电机、速度电机以及舵轮，所述舵向电机用于控制所述舵轮的舵向，所述速度电机用于控制所述舵轮的转向；
7、开发板，设置在所述工控中心内，搭载了stm32系列芯片，并提供支持多种外部传感器和模块的接口；
8、其中，所述上层巡逻云台yaw轴采用交叉滚子轴承，所述上层巡逻云台pitch轴的动力传动采用平行四边形连杆。
9、作为本专利技术优选的实施方式，所述交叉滚子轴承为ra9008交叉滚子轴承，所述上层巡逻云台yaw轴和pitch轴均设有gm6020电机，yaw轴的gm6020电机的传动结构采用蚊香板结构，所述ra9008交叉滚子轴承的外圈与所述上层巡逻云台底板固定，所述ra9008交叉滚子轴承的内圈与所述上层巡逻云台及同步带固定，所述ra9008交叉滚子轴承的内圈下部采用止推轴承平衡受力。
10、作为本专利技术优选的实施方式，所述云台架沿yaw轴分布，pitch轴的gm6020电机内置于所述云台架中，所述工控中心置于所述pitch轴的gm6020电机上，所述平行四边形连杆间安装有止推轴承。
11、作为本专利技术优选的实施方式，所述舵轮的数量为4个，均采用独立悬挂搭配油压阻尼避震系统，并且所述舵轮的轮毂均采用聚氨酯进行包胶；所述舵向电机和所述速度电机的数量为4个，分别对应一个所述舵轮。
12、作为本专利技术优选的实施方式，所述开发板通过对所述舵轮底盘进行运动解算，将目标角度和目标速度分解成不同的角度和不同的速度，给到每个所述舵轮。
13、作为本专利技术优选的实施方式，所述开发板在进行运动解算时，包括：
14、假设所述自动巡检机器人运动的前进速度为1，平移速度为1，旋转速度为1，则根据所述自动巡检机器人的3轴速度得到4个舵轮的3轴速度，如公式1、公式2以及公式3所示：
15、vx1＝vx2＝vx3＝vx4＝1(1)；
16、vy1＝vy2＝vy3＝vy4＝1(2)；
17、vw1＝vw2＝vw3＝vw4＝1xr＝r(3)；
18、将各舵轮分速度进行合成，得到合速度的大小与方向，如公式4至公式11所示：
19、
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、
27、其中，所述3轴速度为横滚、俯仰、偏航三轴的角速度。
28、作为本专利技术优选的实施方式，所述舵向电机为gm6020电机，所述gm6020电机采用串级pid控制所述舵轮的舵向，包括：
29、将通过运动解算得出的目标角度以及所述gm6020电机反馈的当前角度，作为角度环的目标值以及当前值；
30、通过调节设定比例系数、微分系数以及积分系数，得出速度环的目标速度值；
31、获取所述gm6020电机反馈的速度值以及调节设定比例系数、微分系数以及积分系数，得到所述gm6020电机所需要的电流值；
32、其中，通过imu获取所述gm6020电机的当前角度和速度值，所述imu内置陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于检测所述3轴速度。
33、作为本专利技术优选的实施方式，所述速度电机为gm3508电机，所述gm3508电机通过单速度环控制所述舵轮的转向，包括：
34、将通过运动解算得出的目标速度以及所述gm3508电机反馈的速度值，作为速度环的目标值和当前值；
35、通过调节设定比例系数、微分系数以及积分系数，得到所述gm3508电机所需要的电流值；
36、其中，通过imu获取所述gm3508电机的速度值，所述imu内置陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于检测所述3轴速度。
37、作为本专利技术优选的实施方式，所述上层巡逻云台yaw轴和pitch轴的gm6020电机采用模糊pid进行控制，包括：
38、确定一个论域，将误差值映射到所述论域中，确立隶属度函数，将映射的误差值代入所述隶属度函数中，并对照规则表获取比例系数、积分系数以及微分系数在所述论域中的值，再根据区间映射关系，得到输出。
39、作为本专利技术优选的实施方式，所述激光雷达为livoxmid-360激光雷达；
40、所述自动巡检机器人使用所述高分辨率摄像头和所述livoxmid-360激光雷达进行实时环境三维建模和障碍物检测，包括：
41、基于点云的障碍物分割和特征提取，使用计算机视觉技术进行目标识别、颜色分割以及实时图像处理；采用卷积神经网络进行目标分类；
42、使用同时定位与地图构建算法，以在未知环境中实时构建地图并估计所述自动巡检机器人的位置；
43、利用深度学习技术训练避障模型，结合实时激光雷达信息和视觉信息，以动态地规避障碍物；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述交叉滚子轴承为RA9008交叉滚子轴承，所述上层巡逻云台yaw轴和pitch轴均设有GM6020电机，yaw轴的GM6020电机的传动结构采用蚊香板结构，所述RA9008交叉滚子轴承的外圈与所述上层巡逻云台底板固定，所述RA9008交叉滚子轴承的内圈与所述上层巡逻云台及同步带固定，所述RA9008交叉滚子轴承的内圈下部采用止推轴承平衡受力。
3.根据权利要求2所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述云台架沿yaw轴分布，pitch轴的GM6020电机内置于所述云台架中，所述工控中心置于所述pitch轴的GM6020电机上，所述平行四边形连杆间安装有止推轴承。
4.根据权利要求1所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述舵轮的数量为4个，均采用独立悬挂搭配油压阻尼避震系统，并且所述舵轮的轮毂均采用聚氨酯进行包胶；所述舵向电机和所述速度电机的数量为4个，分别对应一个所述舵轮。
5.
6.根据权利要求5所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述开发板在进行运动解算时，包括：
7.根据权利要求6所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述舵向电机为GM6020电机，所述GM6020电机采用串级PID控制所述舵轮的舵向，包括：
8.根据权利要求6所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述速度电机为GM3508电机，所述GM3508电机通过单速度环控制所述舵轮的转向，包括：
9.根据权利要求2所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述上层巡逻云台yaw轴和pitch轴的GM6020电机采用模糊PID进行控制，包括：
10.根据权利要求1所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述激光雷达为LIVOX MID-360激光雷达；
...【技术特征摘要】
1.一种基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述交叉滚子轴承为ra9008交叉滚子轴承，所述上层巡逻云台yaw轴和pitch轴均设有gm6020电机，yaw轴的gm6020电机的传动结构采用蚊香板结构，所述ra9008交叉滚子轴承的外圈与所述上层巡逻云台底板固定，所述ra9008交叉滚子轴承的内圈与所述上层巡逻云台及同步带固定，所述ra9008交叉滚子轴承的内圈下部采用止推轴承平衡受力。
3.根据权利要求2所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述云台架沿yaw轴分布，pitch轴的gm6020电机内置于所述云台架中，所述工控中心置于所述pitch轴的gm6020电机上，所述平行四边形连杆间安装有止推轴承。
4.根据权利要求1所述的基于多模态技术的自动巡检机器人，其特征在于，所述舵轮的数量为4个，均采用独立悬挂搭配油压阻尼避震系统，并且所述舵轮的轮毂均采用聚氨酯进行包胶；所述舵向电机和所述速度电机的数量为4个，分别对应一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭文亮，张恩，王利利，卢桂萍，曹宇，裴雪丹，黄柱宇，
申请(专利权)人：北京理工大学珠海学院，
类型：发明
国别省市：
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