[发明专利]清淤机器人激光扫描窨井定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人清淤领域，更具体地说，它涉及一种用于清淤机器人作业的基于激光测距传感器的窨井定位装置及方法。

背景技术

抓斗式清淤机是为有效清除城市窨井淤积物而生产的机械。目前清淤机种类较多，清淤方式也各不相同。现在的清淤机械存在一些不足，如需耗费大量的人力、财力，作业环境恶劣，作业效率低，而且为手工操作，自动化程度低。研制能自动清淤的机器人取代传统人工操作的清淤机，不但能实现安全生产，也能提高工作效率。窨井自动定位是清淤机器人关键技术之一。现有的机器人定位方法如文献“一种基于视觉的移动机器人定位系统”(董再励，郝颖明，朱枫.《中国图像图形学报》，2000，5A(08)，pp.688～692.)报道的视觉定位方法，抗干扰性不强。

发明内容

窨井自动定位是清淤机器人关键技术之一，而超声波定位精度低，视觉定位抗干扰性差，针对这一问题，本发明提供一种清淤机器人激光扫描窨井定位装置及方法，有效提高清淤机器人对窨井定位的精确性和可靠性，为清淤机器人在恶劣户外环境下的高效作业提供了有力的技术保障。

一种清淤机器人激光扫描窨井定位装置，具有基板，基板上设有滑轨，基板两端设有2个支座，上述之座之间架设有丝杠，丝杠上设有形成螺旋副的螺母，上述螺母下方设有用来导向的支撑板，支撑板与基板上的滑轨配合，螺母上方的支撑板上安装有激光测距传感器，且上述丝杠一端设有轴向驱动电机，螺母上设有用来驱动激光测距传感器转动的周向驱动电机。

一种清淤机器人激光扫描窨井定位方法如下：

1、放置标杆在窨井盖的中心上，上述标杆为一段粗细相间的5段圆柱体结构，即从上往下依次为细、粗、细、粗、细5段间隔分布圆柱体，且将第2段粗圆柱体中间位置设为1号特征位，将第3段细圆柱体中间位置设为2号特征位，将第4段粗圆柱体中间位置设为3号特征位；

2、控制装置的激光测距传感器沿所述丝杠移动至与所述标杆的1号特征位高度平齐，并进行扫描，得到与所述标杆1号特征位对应的粗圆柱体的直径；

3、控制所述激光测距传感器沿丝杠向下移动一段距离到达标杆2号特征位高度，进行扫描，得到与标杆的2号特征位对应的细圆柱体的直径；

4、控制所述激光测距传感器再沿丝杠下移一段距离到达标杆3号特征位高度，进行扫描，得到与所述标杆的3号特征位对应的粗圆柱体的直径；

5、将上述第2、第3和第4步得到的标杆三个特征位对应的圆柱体直径数据，与清淤机器人控制系统存储的标准标杆进行特征尺寸匹配，匹配正确后，计算出窨井相对清淤机器人的相对位置。

本发明提出一种用于清淤机器人的基于激光测距技术的窨井自动定位装置及方法，与现有的机器人定位技术相比，具有以下优点：

1、本发明提出的窨井定位装置和方法，通过标杆特征位尺寸匹配方法，有效消除作业环境中树木，路灯等物体的干扰，定位准确性高；

2、本发明提出的激光扫描定位装置，结构简单，定位精度高，能广泛应用于城市窨井清淤等领域。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图2为本发明实施例的工作示意图。

图3为本发明工作时标杆示意图。

图4为本发明清淤机器人激光扫描窨井定位方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作更详尽的说明。

见图1、2和图3，本发明清淤机器人激光扫描窨井定位装置包括基板1、2个支座2、支撑板3和滑轨31、丝杠8和螺母5、轴向驱动电机4和周向驱动电机6、激光测距传感器7。上述2个支座设在基板两端，滑轨31安装在基板上。上述丝杠8和螺母5构成的丝杠螺母螺旋副架设在2个支座2上，纵向驱动电机4安装在丝杠一端，用来驱动丝杠旋转，并通过丝杠、螺母螺旋副运动，最终驱动激光测距传感器7沿丝杠8移动，到达需要的高度位置进行扫描作业。

上述支撑板3安装在与所述丝杠8配合的螺母5下方，且与基板上滑轨31配合，当丝杠、螺母相对运动时，滑轨能够保证螺母连同安装在螺母上的驱动激光测距传感器7沿丝杠移动，安装在支撑板上的周向驱动电机6的输出轴连接激光测距传感器7，能带动激光测距传感器7旋转，对窨井上放置的标杆的特征位进行扫描。