【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种巡检机器人系统，属于轨道交通，具体是涉及一种无人机城轨列车巡检机器人系统。
技术介绍
1、目前，国内车库巡检仍然以人工巡检为主，夜间巡检工作时间短，检修压力大，除此之外，还有周检、月检、年检、定修和架修等，每次都要对列车进行详细严格的检修，车底部件比较复杂，数以千计的螺丝都需要紧固矫正，人工成本较大；
2、agv全称automated guided vehicle，是一种能够通过特殊地标导航实现自动导航的智能机器人。agv式的巡检机器人能够按照预先路径自动巡检，发现设备问题。但agv式巡检机器人存在运动空间受限问题，同时在切换股道时需要辅助装置，建设成本高。
3、现有技术中，还有由人工乘坐巡检车进行车库巡检的方式。该方式以人工巡检为主，夜间巡检工作时间短，检修压力大，除此之外，还有周检、月检、年检、定修和架修等，每次都要对列车进行详细严格的检修，车底部件比较复杂，数以千计的螺丝都需要紧固矫正，人工成本较大。
4、无人机因其灵活、体积小、不受空间限制，这为将其用于城轨列车的巡检提供了一种应用前景。但量，目前限制无人机在城轨行业应用的技术因素也有很多，例如无人机电容量少，不足以支持远距离巡检、隧道内信号弱导致无人机无法大规模应用在隧道等长距离恶劣环境下。
技术实现思路
1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或
2、本专利技术主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，针对当前城轨车库巡检仍以人工巡检为主，现有agv式巡检机器人存在运动空间受限问题，同时在切换股道时需要辅助装置，建设成本高，本专利提供了一种无人机城轨列车巡检机器人，该机器人相比较传统agv移动机器人具备更高的灵活性和巡检速度，股道切换只需在软件层面实现，无需增加辅助装置。
3、为解决上述问题，本专利技术的方案是：
4、以无人机为巡检主体替代传统agv式机器人，无人机搭载多种测量设备，如gps、imu、激光雷达、相机等多传感器，采用cartographer算法建立slam地图实现高精度定位，针对gps、相机等测量手段受限的场景下，以及slam导航方法存在时间累积漂移问题，提出扩展es-ekf模型以解决传感器位置和方向的漂移，在受限场景下实现更精确的位姿测量和估计。基于slam地图实现自主路径搜索并设计控制器实现无人机路径跟踪，完成巡检作业。
5、具体的，本专利技术采用以下方案：
6、一种无人机城轨列车巡检机器人系统，包括：
7、运动主体模块：包括无人机装置，所述无人机装置配置机载计算机，并搭载实现自动飞控的系统环境和机器人操作系统；
8、感知与定位模块，用于定位所述无人机装置的位置和姿态，并实现车底部件远程图像的识别和分析；
9、飞行控制模块，用于根据待巡检车辆的尺寸和形状，设计无人机的飞行路径，并能通过遥控器或预设程序来控制无人机沿着预设路径飞行并维持稳定；
10、数据采集模块，通过摄像头和/或传感器，获取车底区域的图像和数据，并将数据传输到故障诊断模块进行分析和处理；
11、故障诊断模块，通过分析车底区域的图像和数据，诊断车辆是否存在故障和隐患。
12、优选的，上述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，所述感知与定位模块包括安装于所述无人机装置上的巡检设备，所述巡检设备包括图像采集模块、温度传感器，雷达，惯性测量单元、相机、gps设备中的一种或多种。
13、优选的，上述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，所述感知与定位模块包括以下单元：
14、数据预处理单元，用于将雷达扫描的原始数据转化成点云数据再进行处理以获取扫描范围内物体的点云信息；
15、特征提取与关联单元，用于从所述点云信息中提取出环境特征点，对提取出的环境特征点进行分类和聚类以构建起点云地图和环境模型；
16、位姿估计单元，根据关联信息，判断机器人当前位姿与之前已访问区域位姿之间的匹配及相对位姿估计问题，计算机器人在环境中的位置和方向；
17、地图构建单元，用于整合扫描到的特征点和机器人位姿信息，通过各个位姿间的约束关系来对移动机器人的运动轨迹及地图进行估计以构建环境地图；
18、后端优化单元，用于通过图优化、回环检测等技术对定位结果和位姿进行优化以提高地图的准确性和精度；
19、位置更新单元，用于根据新的扫描数据和运动信息，更新地图和机器人的位置和姿态信息。
20、优选的，上述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，所述感知与定位模块包括：
21、位置误差估计单元，用于根据误差状态扩展卡尔曼滤波器来基于名义状态和误差状态的合适来修正所述无人机装置的位置。
22、优选的，上述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，所述飞行控制模块包括：
23、路径规划单元，用于基于slam的全局路径规划方法制订机器人巡检路径；
24、运动控制单元，用于以规划的路径为追踪目标，设计控制器对运动主体模块进行控制以使无人机装置沿所述巡检路径飞行。
25、因此，相对于现有技术，本专利技术的优点是：由于无人机自身特点，灵活体积小不受空间限制，该机器人相比较传统agv移动机器人具备更高的灵活性和巡检速度，股道切换只需在软件层面实现，无需增加辅助装置，具备更高的场景适应性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，所述感知与定位模块包括安装于所述无人机装置上的巡检设备，所述巡检设备包括图像采集模块、温度传感器，雷达，惯性测量单元、相机、GPS设备中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，所述感知与定位模块包括以下单元：
4.根据权利要求3所述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，所述感知与定位模块包括：
5.根据权利要求1所述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，所述飞行控制模块包括：
【技术特征摘要】
1.一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无人机城轨列车巡检机器人系统，其特征在于，所述感知与定位模块包括安装于所述无人机装置上的巡检设备，所述巡检设备包括图像采集模块、温度传感器，雷达，惯性测量单元、相机、gps设备中的一种或多种。
3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴正中，张辉，贺振宜，邓能文，王晓东，张东东，刘喆，
申请(专利权)人：北京城建智控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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