[发明专利]一种用于检测地下电缆故障的管道机器人

说明书

本申请公开了一种用于检测地下电缆故障的管道机器人，以履带式底盘作为承载和行走机构，在履带式底盘上方设置各结构模块，包括传感器模块、采集控制模块、图像获取模块、驱动控制模块、运动控制模块以及工控机，其中：所述传感器模块用于获取传感器数据，包括激光点云数据、温度数据和磁场数据；所述驱动控制模块用于接收姿态调整指令或运动控制指令，根据指令驱动履带式底盘向不同方向移动或转向；所述采集控制模块实现传感器模块、驱动控制模块与工控机之间的交互；所述运动控制模块用于测量机器人的位姿数据；所述图像获取模块用于获取周围环境的图像信息并发送给工控机；所述工控机用于实现机器人定位、控制、图像采集和相关算法。

技术领域

本申请涉及机器人以及管道检测领域，具体涉及一种用于检测地下电缆故障的管道机器人。

背景技术

随着城市的快速发展，电缆管道覆盖面不断扩大，为保证城市供电的可靠性和稳定性，就必须保证电缆无故障。但是，由于电缆在地下深埋，比较容易导致电缆的绝缘层腐蚀，损坏，使金属导线裸露在外。一旦发生故障或者损坏，如果没有好的地下电缆定位技术及故障排查的方法，而是采用随机采挖寻找故障点的方式的话，会严重影响城市的正常运行以及人们的生活，这就要求电缆管道的巡视维修工作的水平需要不断的提高。

对于地下电缆故障检测，如今大多采用的技术是潜望镜法，就是将顶部装有探头的长杆深入电缆管道里面进行检测。这种装置虽然简单，但是操作不灵活，耗费大量的人力物力。管道机器人是一种新型的机器人，自身携带各种传感器，可从管道外，沿着管道行走，完成电缆故障点检测作业的机电一体化系统，使操作人员可以更容易、更方便远程去控制机器人在管道内移动，完成故障点检测作业。同时，操作人员还可以利用该机器人搭载的摄像头，以第一人称的视觉观察周围的环境。然而，现有的利用管道机器人的检测方法存在地图构建不准确，检测效率低等问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于检测地下电缆故障的管道机器人，用以提升建图准确率和检测效率。

为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：

一种用于检测地下电缆故障的管道机器人，以履带式底盘作为承载和行走机构，在履带式底盘上方设置各结构模块，包括传感器模块、采集控制模块、图像获取模块、驱动控制模块、运动控制模块以及工控机，其中：

所述传感器模块用于获取传感器数据，传感器模块包括SLAM模块以及温度传感器、磁场传感器，其中，SLAM模块包括激光雷达和里程计，激光雷达用于在机器人行走时获取周围环境的激光点云数据；所述温度传感器、磁场传感器则用于获取温度和磁场数据；

所述驱动控制模块用于接收姿态调整指令或运动控制指令，根据指令驱动履带式底盘向不同方向移动或转向；

所述采集控制模块用于编码里程计、接收所述传感器模块获取的传感器数据，包括激光点云数据、温度和磁场数据并传递给工控机，同时接收工控机发送来的指令并发送给驱动控制模块；

所述运动控制模块用于测量机器人的位姿数据，以提供更加精确的机器人位置信息；

所述图像获取模块用于获取周围环境的图像信息并发送给工控机；

所述工控机利用激光SLAM系统，通过对不同时刻点云数据的匹配与比对，计算激光雷达相对运动的距离和姿态的改变，从而完成对机器人自身的定位；同时，工控机将点云数据和位姿数据进行融合，基于ROS系统生成姿态调整指令并发送给驱动控制模块，从而对机器人的姿态进行调整；工控机上装配有WIFI模块，用以和PC机进行通讯，工控机将图像获取模块采集的图像信息通过WIFI模块发送给PC机，使检修人员在PC机上可实时观察到管道内的情况；所述PC机还通过工控机向驱动控制模块发送运动控制指令，以使驱动控制模块根据所述运动控制指令驱动机器人在管道内行进。

进一步地，所述机器人的建图算法、路径规划算法运行在工控机或PC机上，并在建立好的地图上标记故障点的位置。