基于激光扫描的电力巡检机器人导航系统研制

• 作 者: 奚婉
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 激光扫描 地图创建 路径规划 定位导航

电力巡检机器人是常见的具备巡检能力的智能移动机器人,主要实现从某一位置寻找合适路径运行至目标位置点并完成特定检测任务的功能。电力巡检机器人系统通常可分为导航系统和检测系统两部分。其导航系统跨越通信、定位、信息融合、运动控制等多个技术领域。目前已投入应用的巡检机器人导航系统普遍需要在前期搭建地标或者铺设磁条,环境改造工程量大、应变性弱且导航精度不够高。针对上述问题,本文研制了 一种基于激光扫描的电力巡检机器人导航系统,提出了整体系统的设计方案,研发了系统的各功能模块子系统,并进行了整个系统的集成。研制的导航系统通过了多项实测,已进入实际应用。首先,论文提出了整体导航系统的设计方案。根据系统硬件平台设置,构建了系统的整体框架,包括地图创建、路径规划、定位导航等功能模块,给出系统性能要求和预期指标。其次,论文讨论了系统软件的研制。通过系统软件平台集成了环境地图显示、路径规划设计、实时定位跟踪和远程导航控制等功能。在创建地图与规划路径方面,应用最近迭代点算法进行激光点云数据匹配融合,实现了全局地图的创建;基于系统软件进行地图路径设计,通过最短路径算法规划了最优导航路线。在研制导航模块方面,通过激光点云数据与全局地图的匹配实现了巡检机器人的实时定位功能;设计并实现了导航初始定位的手动标定方法和自动标定方法以及直线路径和曲线路径的导航算法。最后,通过导航系统在三种不同环境的实测数据,分析重复定位导航精度、室内和室外环境定位导航效果,从系统性能分析、指标实现等多方面进行系统评估。目前,该导航系统可实现室内楼道环境重复导航定位误差±3cm以内,室外变电站环境导航定位误差基本控制在±l0cm以内的精度效果,已通过用户单位验收投入商业试运行。