[发明专利]一种快速探查管道路径变化的方法

权利要求书

1.一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、在机器人前端固定测距装置，让测距装置设置四个以直管道轴线呈中心对称分布的激光测距仪，且使激光测距仪向前侧发射的测距光线与直管道轴线相交；所述机器人是指管道内检测机器人；

二、在机器人沿直管道行进过程中，使相对分布的一对激光测距仪处于同一竖平面内，并让四个激光测距仪实时检测其到管壁的距离；

三、若某一激光测距仪的检测距离发生突变，则判断前侧存在三通；若四个激光测距仪的检测距离同时发生变化，则判断前侧存在弯头；

还包括以下步骤：

四、判断前侧存在三通时，依据检测距离发生突变的激光测距仪方位确定三通的方向，并按以下方法确定三通的起始点和宽度，

a、依据公式①计算确定三通的起始点，

L_tri＝m cosα ①

其中，L_tri表示初次探测到三通时三通起始点到激光测距仪沿直管道方向的直线距离，m表示直管道中激光测距仪的检测距离，α表示激光测距仪的发射角，即测距光线与直管道轴线的夹角；

b、依据公式②计算确定三通的宽度，

K＝(n-m)cosα ②

其中，K表示三通的宽度，n表示初次探测到三通时发生突变的检测距离。

2.根据权利要求1所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

五、判断前侧存在弯头时，依据检测距离增大的激光测距仪方位确定弯头的方向，并按以下方法确定弯头的起始点和半径，

c、依据公式③计算确定弯头的起始点，

L_bend＝m cosα ③

其中，L_bend表示初次探测到弯头时弯头起始点到激光测距仪沿直管道方向的直线距离；

d、初次探测到弯头后机器人继续向前行进x距离，此时检测距离同步减小且相对分布的一对激光测距仪其检测距离的均值以m′表示，其测距光线在管壁上产生的光斑对应以E和F表示，依据公式④、公式⑤、公式⑥和公式⑦计算确定弯头的半径，

X＝x-(m-m′)cosα ⑤

其中，L_EF表示光斑E和光斑F之间的距离，L表示相对分布的激光测距仪之间的距离，r表示管道的半径，X表示弯头起始点到光斑E或光斑F沿直管道方向的直线距离，Y表示管道轴线到光斑E和光斑F之间连线的垂直距离，R表示弯头的半径。

3.根据权利要求2所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，在步骤二中，所述使相对分布的一对激光测距仪处于同一竖平面内，按以下方法实现：

(一)让相对分布的一对激光测距仪的连线平行于机器人的中轴线；

(二)在机器人上设置重力姿态传感器，通过重力姿态传感器实时检测机器人的中轴线与竖直方向之间的角度，并将角度检测信息传递给机器人的运动控制器；

(三)运动控制器根据角度检测信息对机器人的姿态进行实时调整，以使机器人的中轴线与竖直方向之间的角度趋于零。

4.根据权利要求3所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，在步骤四中，所述依据检测距离发生突变的激光测距仪方位确定三通的方向，是指将三通的方向确定为由检测距离发生突变的激光测距仪指向与其相对分布的另一激光测距仪。

5.根据权利要求4所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，在步骤五中，所述依据检测距离增大的激光测距仪方位确定弯头的方向，是指将弯头的方向确定为由检测距离增大的激光测距仪指向与其相对分布的另一激光测距仪。

6.根据权利要求5所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，所述α大于15度，且小于75度。

7.根据权利要求6所述的一种快速探查管道路径变化的方法，其特征在于，所述α等于30度。