【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力巡检装置，具体涉及一种基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法。
技术介绍
1、变电站作为电力系统枢纽，其作用是将发电机发出的电能升压后反馈送到高压电网中，变电站内设备的安全正常运行是电力供应的重要环节，对于保障长距离高压输电和生产生活用电的可靠供应具有重要意义。电力设备长期运行，其核心零部件容易产生故障，因此定期的巡检是十分有必要的。随着电力智能化的发展，目前越来越多的变电站巡检任务是由巡检无人设备完成的。为进一步提升无人设备的智能化程度，自动定位与导航技术是其中的关键部分。目前变电站巡检无人装置主要有全遥控操作和自动行走两种方式，其中，全遥控操作主要是使用带有遥控功能的终端设备对巡检无人装置进行远程控制，通过搭载的摄像头获取信息，再使用通信设备将信息传输给控制人员，以完成日常的巡检任务；自动行走主要是通过预先编写好的程序控制巡检无人设备按照预设的路线进行巡检任务，在指定的时间、地点对指定的目标进行健康检测，以确保变电站的正常运营。
2、现有的巡检装置存在以下问题：（1）全遥控操作的巡检无人装置在执行任务时必须配备专业的操作人员，运行、避障等都需要人工操作完成，智能化程度低，需要耗费大量的人力物力；多数巡检无人装置的遥控都是基于无线局域网实现的，无法实现远程操作，同时大都是应用于室内场景。（2）大多数具有自动行走功能的巡检无人设备在执行任务时，往往只能按照预设好的路线进行巡逻，在巡检路线上遇到障碍物时，无法智能避障，这导致巡检效率较低的问题；同时，这类巡检无人设备由于配备的信息采集设备不够
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法，包括如下步骤：
4、s1、系统初始化与准备：
5、s11、巡检机器人开机并进行系统初始化，检查激光雷达、双目摄像头传感器的工作状态，确保处于正常工作状态；
6、s12、启动融合slam模块，初始化建图与定位功能，准备开始环境感知和数据收集；
7、s2、信息融合与建图：
8、s21、利用激光雷达获取环境的点云数据，同时利用双目摄像头获取环境的视觉图像数据；
9、s22、将激光雷达数据和双目视觉数据进行融合处理，提取环境中的一致性特征信息，提高数据的准确性和可靠性；
10、s23、通过扫描过程，不断收集环境数据，并进行数据处理，包括数据滤波、特征提取，以便更好地进行建图与定位；
11、s24、在建图过程中，利用匹配与融合算法，将激光雷达数据和双目视觉数据进行融合，生成精确的环境地图；
12、s25、通过回环检测与修正，确保地图的连续性和一致性，提高建图的精度；
13、s3、全局路径规划：
14、s31、根据已建好的地图和巡检目标，利用全局路径规划算法，规划出巡检机器人的全局路径；
15、s32、考虑巡检机器人的运动学约束和环境，选择适合的路径规划算法，确保路径的可行性和效率；
16、s33、将规划好的全局路径传输给行驶控制器，准备执行巡检任务；
17、s4、局部路径规划与避障：
18、s41、在巡检任务执行过程中，利用局部路径规划算法，根据实时环境感知信息进行路径调整和优化；
19、s42、在遇到障碍物时，利用传感器进行避障操作，通过避障探头、防跌落探头设备检测障碍物并做出相应的避障动作；
20、s43、结合巡检机器人的运动状态和周围环境信息，动态调整局部路径，确保巡检机器人在陌生环境中也能安全、高效地执行任务；
21、s5、地图更新与维护：
22、s51、在巡检任务执行过程中，持续收集环境信息，并利用融合slam模块进行地图的实时更新；
23、s52、根据新收集的数据，对地图进行修正和优化，确保地图的准确性和完整性；
24、s53、定期对地图进行维护和校准，检查并处理可能存在的误差和异常，保证地图的质量；
25、s6、任务结束与数据处理：
26、s61、巡检任务完成后，巡检机器人返回指定位置或充电站，准备下一次任务；
27、s62、将巡检过程中收集的数据进行整理和分析，生成巡检报告，供专家参考和状况诊断；
28、s63、根据巡检报告和地图更新情况，对融合slam模块、全局路径规划算法和局部路径规划算法进行优化和调整，提高系统的性能和稳定性。
29、本技术方案中，巡检机器人能够实现全遥控、半自动、全自动地执行巡检任务，包括5g点对点通信、激光雷达与双目视觉融合的slam、全局与局部融合的路径规划算法。其中：地图构建方面，在首次执行任务之前，该无人设备使用搭载的激光雷达与双目摄像头对变电站环境进行一次完整细致的扫描，形成现场的地图。具体来说就是通过激光雷达子系统来重建现场的几何结构，通过双目视觉子系统来恢复几何结构中的光度信息。同时这种多传感器的设计进一步提高定位和映射的准确性，使得该方法具有更强的鲁棒性。关于地图更新，就是机器人在运行过程中从他所处的位置实时的更新周围环境信息并于原有地图进行匹配的过程。该过程主要分为以下几个部分：首先是传感器数据的预处理，该过程就是对多传感器获得的混合数据通过卡尔曼滤波进行紧密耦合；然后是数据的匹配与融合，该过程是通过算法将激光雷达采集到的点云信息与现有地图中相对位置进行拼接，保证更新地图的实时性与准确性；最后是地图的回环，该过程就是通过算法使更新的地图完整、正确的闭合，避免出现较大的误差。我们提出的混合方法使用多传感器数据进行融合，视野开阔，抗干扰能力强。路径规划方面，融合传感器的slam技术解决变电站巡检无人机器人的建图与定位问题，而路径规划算法则解决导航问题。首先，无人设备会通过融合slam系统获得当前的位置信息，然后通过一种启发式的自动搜索a*算法智能规划出在变电站场景中从当前位置到达指定位置的路径；在运行过程中，如果遇到突发状况，机器人会使用一种动态启发的d*搜索算法，配合多传感器信息，实现智能避障让机器人在陌生环境中行动自如。
30、另外，根据本专利技术上述提出基于融合slam的变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S1中，巡检机器人包括融合SLAM模块和路径规划模块，其中：
3.如权利要求2所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S2中，SLAM模块包括如下模块：
4.如权利要求2所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S3中，路径规划模块包括如下模块：
5.如权利要求1所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S4中，根据选择的模式，启动巡检任务；模式分为全遥控模式、半自动模式、全自动模式。
6.如权利要求5所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S4中，全遥控模式下，通过手持遥控器或远程监控站对机器人进行实时操作。
7.如权利要求5所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S4中，半自动模式
8.如权利要求5所述的基于融合SLAM的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述S4中，全自动模式下，机器人按照全局路径自主执行巡检任务。
...【技术特征摘要】
1.一种基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述s1中，巡检机器人包括融合slam模块和路径规划模块，其中：
3.如权利要求2所述的基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述s2中，slam模块包括如下模块：
4.如权利要求2所述的基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航方法，其特征在于，所述s3中，路径规划模块包括如下模块：
5.如权利要求1所述的基于融合slam的变电站巡检机器人定位与导航...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱文明，束云豪，候姝斌，陈燕南，胡汉巧，王子哲，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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