基于场景-拓扑的自主定位方法的巡检机器人

摘要

针对调控中心巡检机器人所面临的困难，将环境的场景与拓扑结合实现巡检机器人的环境表示与自主定位已被证明是一种有效的解决方案，利用拓扑层、场景层与特征层构成了层次化场景-拓扑地图。最后将拓扑层、场景层与特征层构建场景-拓扑地图，采用基于隐马尔可夫模型实现巡检机器人的精确定位，该地图的在线创建可以不依赖任何人工路标和机器人的全局精确定位，适用于巡检机器人在大范围复杂室内环境的自主导航。通过该发明突破机器人自主导航和环境认知技术不仅能够提高电力巡检机器人的任务执行能力，而且能够直接推广到其他领域的巡检机器人，具有普遍的意义。

主权项

基于场景‑拓扑的自主定位方法的巡检机器人，其组成包括：内嵌到ARM模块中的控制和识别模块、监控器和声光报警仪、机器人本体工控机等，机器人安装可见光IP摄像机、红外热像仪和激光雷达3种典型传感器；体系结构权衡机器人的计算能力与系统可靠性：电机控制单元采用具有网络连接的嵌入式解决方案（如ARM系列），能够保证系统长时间稳定运行；环境感知、地图表示、自主定位与任务规划模块采用工控机解决方案（如研华工控机），计算能力能够得到有效保证，但该方案容易在长时间运行情况下发生重启现象；因此底层嵌入式系统的另一个任务是与工控机的定期通信对机器人的工作状态进行检测；当上层系统失效时，底层嵌入式系统与IP摄像构成网络机器人系统，能够通过远程终端与操作人员进行互动，保证系统的自动恢复和在电力系统异常情况下的巡检任务完成。